小型动物实验性肝纤维及肝硬化动物模型的研究进展
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肝损伤动物模型的研究进展1. 引言1.1 研究背景肝脏作为人体重要器官之一,在机体代谢和排毒过程中起着关键作用。
由于各种原因,肝脏可能遭受损伤,导致肝功能异常。
肝损伤不仅会对人体健康造成严重影响,还可能发展为肝炎、脂肪肝、肝硬化等严重疾病,甚至威胁生命。
为了深入了解肝损伤的发生机制、寻找有效的治疗方法,研究人员需要建立合适的动物模型来模拟肝损伤的发生过程。
通过动物模型,研究人员可以更好地理解肝损伤的病理生理变化,评估不同治疗方法的疗效,为疾病治疗提供重要参考。
建立合适的肝损伤动物模型成为肝损伤研究的基础,也是探索肝脏疾病发生发展机制的重要手段。
通过不断改进模型建立方法,研究人员可以更好地模拟不同类型的肝损伤,为相关研究提供更为可靠的数据支持。
【研究背景】中的内容至此完结。
1.2 研究意义肝损伤是一种常见的疾病,严重影响着人们的健康和生活质量。
随着社会发展和生活水平的提高,肝病的发病率逐渐增高,给人们的健康带来了严重威胁。
研究肝损伤的机制和寻找有效的治疗方法显得尤为重要。
动物模型在疾病研究中发挥着重要作用,对于肝损伤的研究也不例外。
通过建立不同类型的肝损伤动物模型,可以更好地模拟人体肝损伤的情况,便于研究人员深入了解肝损伤的发生机制和寻找有效的治疗途径。
肝损伤动物模型也可以在药物研究领域中发挥重要作用,为药物的研发提供重要参考依据。
对肝损伤动物模型的研究具有重要的意义。
通过不断深入探究肝损伤动物模型的建立、评价指标、研究机制及应用,可以为肝病的治疗和防控提供更加有效的手段,有助于改善人们的健康状况,减轻社会负担。
【2000字】2. 正文2.1 肝损伤动物模型的建立肝损伤动物模型的建立是肝脏疾病研究的基础,通过模拟不同的肝损伤机制,可以更好地了解疾病的发生发展过程,为药物研究和临床治疗提供依据。
建立肝损伤动物模型的方法多样,常用的包括化学药物诱导、手术创伤、放射线或热损伤等。
每种方法都有其特点和适用范围,研究者需要根据具体实验目的和条件选择合适的模型建立方法。
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肝纤维化动物模型造模方法的研究进展I. 综述肝纤维化是一种严重的肝脏疾病,其病理特征为肝实质中大量纤维组织增生,导致肝脏功能受损。
肝纤维化的发生和发展受到多种因素的影响,如病毒感染、药物毒性、酒精性肝病等。
因此建立有效的动物模型对于研究肝纤维化的发病机制和治疗方法具有重要意义。
本文将对近年来关于肝纤维化动物模型造模方法的研究进展进行综述。
在构建肝纤维化动物模型时,首先需要选择合适的动物种类。
常用的动物模型包括CRISPRCas9基因敲除小鼠、自发性肝纤维化大鼠、四氯化碳(CCl诱导的肝纤维化大鼠等。
其中CRISPRCas9基因敲除小鼠是目前最为理想的肝纤维化动物模型之一,因为它可以精确地靶向特定基因进行敲除,从而有效地模拟人类肝纤维化的病理过程。
目前主要采用CRISPRCas9技术进行基因敲除。
通过构建特定的sgRNA序列,可以特异性地靶向目标基因,实现对其表达水平的抑制。
这种方法的优点是操作简便、高效,且可以精确地控制基因敲除的范围和程度。
然而CRISPRCas9技术仍存在一定的局限性,如可能导致非特异性敲除、影响其他基因的表达等。
因此未来还需要进一步优化该技术,以提高其在肝纤维化动物模型构建中的应用效果。
另一种常用的肝纤维化动物模型构建方法是通过化学物质的直接或间接作用诱导肝纤维化。
常用的化学物质包括四氯化碳(CCl、二甲基亚硝胺(DMN)、苯并芘等。
这些化学物质可以通过不同途径进入肝脏,引起肝细胞损伤和坏死,进而导致肝纤维化的发生。
然而这种方法存在一定的毒副作用,如长期暴露于高浓度的CCl4可能会导致肝癌的发生。
因此在使用化学物质诱导法构建动物模型时,需要严格控制剂量和时间,以降低实验风险。
A. 肝纤维化的定义和重要性肝纤维化是一种严重的肝脏疾病,其特征是正常肝细胞被大量的胶原纤维所替代,导致肝脏结构和功能的严重改变。
这种病变过程被称为纤维化,最终可能导致肝硬化,甚至肝癌。
因此对肝纤维化的早期诊断和治疗具有重要的临床意义。
肝纤维化动物模型的研究概况摘要:建立一个与人类肝纤维化的发生机制相似的肝纤维化的动物模型对于肝病的预防与治疗有十分重要的意义;总结阐述目前常用的肝纤维化模型的造模方法,并比较各种方法的优缺点,以期对实践产生指导意义。
关键词:肝纤维化;动物模型肝纤维化是细胞外基质在肝内过度沉积的病理改变,也是许多肝病的中间环节。
建立一个与人类肝纤维化的发生机制相似的肝纤维化的动物模型一直是科学研究的难点。
选择适当的肝纤维化动物模型是深入研究肝纤维化发病机制的重要基础,也是筛选防治肝纤维化药物的有效手段。
近年来,肝纤维化动物模型的研究也取得了可喜的进展。
现将目前常用的造模方法及其原理、特点综述如下。
1 中毒性肝损伤模型1.1 四氯化碳法四氯化碳(carbon tetochloride,CCL4)是最广泛使用的化学肝毒物。
CCL4法造模的途径包括口服、腹腔注射和皮下注射,造模时间由途径和剂量决定,一般为8周至4月不等[1]。
如,40%CCL4油溶液,按2mL/kg体重的剂量,予Wistar大鼠腹腔注射,每周2次,共8周,可成功复制肝纤维化模型[2]。
CCL4是氯化烷烃类化合物,可选择性损害肝、肾功能。
CCL4进入体内后可直接进入肝细胞,溶解肝细胞膜上的脂质成分;也可以通过影响肝细胞细胞色素P450依赖性混合功能氧化酶的代谢,生成活泼的三氯甲基自由基和氯甲基自由基,启动脂质过氧化作用,致肝细胞损伤,变性,坏死,长期反复刺激可诱导肝纤维化形成。
CCL4致肝纤维化动物模型造模途径多样,简便,费用低廉,病理特征稳定可靠,复制时间短。
CCL4诱导的肝纤维化动物模型在形态学、病理生理学的某方面与人肝纤维化相似[3]。
该模型的原始启动机制显然是毒性化学物质对肝脏的损伤作用,比较适合药物性肝炎方面的研究。
但是能否准确反映病原微生物感染人体后导致肝纤维化的机理,尚待进一步探讨。
其缺点在于CCL4肝毒性作用剧烈、动物死亡率高,不适合于周期较长的实验研究。
肝损伤动物模型的研究进展肝脏是人体最重要的器官之一,它具有排毒、合成蛋白质、解毒、能量储备和胆汁分泌等功能。
由于不良的生活习惯以及环境污染等因素,肝脏疾病的发病率逐年增加。
研究肝损伤的动物模型具有重要的理论和临床意义。
本文将从动物模型的选择、建立方法和研究进展等方面进行综述。
一、动物模型的选择在研究肝损伤的动物模型时,研究者首先需要选择合适的动物种类。
常用的动物模型包括小鼠、大鼠、猪和猕猴等。
小鼠和大鼠是最为常用的实验动物,它们具有生殖力强、易于获取、成本低等优点,更适合大规模的实验研究。
而猪和猕猴则更接近人类的生理特征,更适合用于某些特定的研究。
二、动物模型的建立方法1. 化学性肝损伤模型化学性肝损伤模型是最为常见的一种模型,常用的损伤剂包括四氯化碳(CCl4)、酒精、丙酮、二乙酰肼等。
CCl4是最为常用的肝损伤剂,它会在肝脏内产生自由基,进而导致肝细胞损伤和坏死。
通过给予动物不同剂量和不同途径的CCl4,可以模拟出不同程度的肝损伤,从而用于疾病的研究。
2. 生物性肝损伤模型生物性肝损伤模型是通过给予动物不同病原体或毒素,来诱导其产生肝炎、肝硬化等疾病,从而模拟出相应的肝损伤。
常用的病原体包括甲型肝炎病毒、乙型肝炎病毒等,而常用的毒素包括霉菌毒素、大豆异黄酮等。
3. 物理性肝损伤模型物理性肝损伤模型是通过给予动物不同的物理性因素,如电击、冷冻等,来诱导其产生肝损伤。
这种模型一般用于肝损伤的急性期研究。
三、研究进展近年来,随着生物技术的不断发展和进步,肝损伤动物模型的研究也取得了长足的进步。
一方面,利用基因编辑技术和转基因动物技术,研究者可以构建出更为理想的肝损伤动物模型,从而更好地模拟出人类肝脏疾病的发生和发展过程。
利用影像学技术和免疫组化技术,研究者可以对肝脏进行更为直观和准确的研究,从而更深入地了解肝损伤的机制和病理生理过程。
近年来,许多研究者还利用干细胞和干细胞衍生物,构建出更为完整和复杂的肝脏器官模型,从而更好地模拟出人类肝脏的生理和病理过程。
小鼠肝硬化模型制备研究进展【摘要】目的以小鼠为例,介绍近年来肝硬化模型制作的研究进展。
方法选取国内外近十几年来关于肝硬化模型的相关文献,对其进行整理、归纳和分析。
结果就目前而言,主要有两大类建模方案:单因素诱导建模与复合因素诱导建模。
结论虽然制作肝硬化模型的方法很多,但是符合人们预期的有效方法却较少,因此,要想制作出令人们满意的肝硬化模型,还有很长的路要走。
【关键词】小鼠肝硬化;模型制备;研究进展【中图分类号】R657.3+1【文献标识码】A【文章编号】2096-0867(2016)09-005-01肝硬化(hepatic cirrhosis,HC)是临床常见的慢性进行性肝病,主要由一种或多种疾病因长期或反复作用而形成的弥漫性肝损害。
早期可能因为肝脏代偿功能较强从而无明显症状,后期则主要以肝功能损害和门脉高压为主要特征,并有多系统同时损坏,晚期则经常出现上消化道出血、肝性脑病、继发感染、脾功能亢进、腹水、癌变等并发症,并且肝硬化具有极高的死亡率[1]。
然而,针对肝硬化者以疾病,目前医学界尚未完全明确其发病机制。
为此,建立肝硬化模型,通过模型研究肝硬化的发病机制,进而探索肝硬化的预防与治疗手段已经成为我们亟待解决的问题。
引起肝硬化因素有很多,包括病毒性肝炎、酒精中毒、营养障碍、工业毒物或药物、循环障碍和代谢障碍等等,综上所述,其中最主要的人们可能会因为自身平时的各种不良生活习惯以及恶劣的生活环境,从而引发人们的肝硬化疾病的发生。
近年来,针对肝硬化的发病机制的相关研究已经陆续展开,主要是建立在以动物为模型的基础上。
但是由于动物与人类之间仍存在巨大差异,我们完全可以想象到,若要完全模拟肝硬化的病理特点制备实验动物模型难度相当大。
因此,为深入了解肝硬化的发病机制和特点,本文将以动物中的小鼠为例,综合近十几年来的已有相关研究,对肝硬化模型的制备方法进行整理、归纳和分析,以期为临床研究提供参考和依据。
根据近十几年的文献综述,我们总结出了两种主要的肝硬化制作模型,分别是单因素诱导性肝硬化模型和多因素诱导性肝硬化模型,下面我们分别举例说明两种模型。
陈学新, 潘华, 郑月梅, 熊利泽【关键词】肝硬化动物模型; 麻醉药; 肝脏大部份麻醉药在肝脏代谢,肝硬化对麻醉药及手术后苏醒阻碍较大,成立一个类似于人类肝硬化的动物模型是深切研究与肝硬化有关课题不可缺少的环节。
理想的肝硬化模型应具有人类肝硬化的大体形态特点,其病理改变呈时期性进展,且造模方式简单,模型形成率高,重现性好,动物死亡率低等特点。
肝硬化因其病因的多样性、动物和人的种属不一样,迄今理想肝硬化动物模型的成立仍是临床研究和实验研究中的一个难点,理想模型制作尚未完全取得成功。
病毒性肝硬化模型,专门是人乙肝病毒感染的动物模型,理应成为最理想的肝硬化动物模型。
但是,由于人乙肝病毒只能感染人和少数灵长类动物,因此长期以来,缺乏实际可用的动物模型,此刻以化学和复合等因素制备的肝硬化模型多见。
国内外学者进行了大量的动物实验,成立了一些比较成熟的肝硬化动物模型。
由于每种模型的致病因素不同,产生肝硬化的具体机制、稳固性、重复性和与人患病进程相似程度等也都不尽相同。
本文就最近几年来肝硬化动物模型的研究进展作一综述。
1 以ccl4为主诱导的肝硬化模型1936年cameron等1第一次报导应用ccl4制作肝硬化动物模型,尔后,ccl4普遍应用于动物实验中。
ccl4是一种化学毒物,它反复作用于肝脏引发急、慢性肝脏损害,对肝脏损害有量效关系。
肝脏损害与ccl4 被肝微粒体内依托于的混合功能酶的激活,产生自由基ccl3及cl-1有关,这些自由基可与肝细胞内大分子发生共价结合,使肝细胞损伤2,另外,二者都可致使微粒体钙泵活性降低,使胞质ca2+升高,细胞内ca2+稳态受到破坏,从而引发细胞代谢紊乱乃至死亡3。
坏死物质及其继发的炎性细胞浸润产生肝纤维化刺激因子,后者增进贮脂细胞——成纤维细胞增生,产生大量胶原纤维形成肝纤维化4。
一样采纳40%~50%ccl4油溶液,经口服、腹腔注射、皮下注射造模,造模时刻依给药途经和剂量不同,2~4个月不等,一样在8~12周可完全肝硬化,所用动物包括大鼠、小鼠、家兔、犬、猴等。
基于小鼠模型的肝纤维化和原发性肝癌研究肝纤维化和原发性肝癌是两种疾病,它们都与肝脏健康密切相关。
肝纤维化是一种进程性疾病,它的发生是由于各种因素导致的肝细胞受损,细胞死亡后,会形成纤维组织。
这个过程是逐渐发展的,细胞死亡和纤维组织增加,对肝脏的正常功能造成严重影响,最终进展成肝硬化。
原发性肝癌是一种恶性肿瘤,它发生在肝细胞或肝内纤维组织细胞。
这种疾病常常是由于慢性肝病引起的,如乙型肝炎、丙型肝炎和酒精性肝病等。
总的来说,研究肝纤维化和原发性肝癌,可以从肝脏健康和疾病预防角度出发,为肝脏及其他相关疾病的治疗奠定基础。
作为一种重要的动物模型,小鼠模型已被广泛应用于肝纤维化和原发性肝癌的研究。
从肝纤维化的角度来看,小鼠模型可以被用来研究诸如非酒精性脂肪性肝病(NASH)和肝炎病毒感染等因素对肝纤维化的作用。
例如,在 NASH 模型中,小鼠被喂养高脂饮食使其体内脂肪积聚,模拟人类的肥胖症,这种情况下,肝细胞会被困扰并逐渐受损,这些变化直接促进了肝纤维化和肝硬化的发展。
而在肝炎病毒感染模型中,科学家会给小鼠注射肝炎病毒,导致小鼠患上肝炎,随着肝脏细胞被破坏,纤维组织也会开始聚集形成,从而造成肝纤维化和肝硬化的发展。
这些模型的使用,可以模拟人类的病理过程,并有助于科学家理解人类肝疾病发生的机制,提供治疗方案。
肝癌是一种严重的恶性肿瘤,它的研究也使用了小鼠模型。
小鼠模型可以模拟人类肝癌的发展,例如带有特定基因突变的小鼠特别容易发生肝癌,这与人类的基因突变一样。
利用CRISPR-Cas9技术可以在小鼠体内改变某些基因的序列,从而形成肝癌。
在小鼠体内研究肝癌发展及肿瘤治疗的线索,可以为人类的治疗提供宝贵的信息和启示。
此外,研究人员还可以使用小鼠模型研究化疗、放疗和免疫治疗等方法,发现最佳治疗方案,提高治疗效果。
总之,小鼠模型已成为肝纤维化和原发性肝癌研究中不可或缺的工具,其使用大大推动了这个领域的发展。
但我们也要注意,在使用小鼠模型的过程中,必须严格控制伦理道德,保证实验的科学性,并尽量追求缩小和预测小鼠模型与人类疾病之间的差异,帮助人类的预防和治疗。
肝硬化的动物模型建立和实验技术肝硬化是一种严重的肝脏疾病,其特征是正常的肝组织逐渐被纤维组织所代替,导致肝脏结构和功能的丧失。
为了深入研究肝硬化的病理机制以及寻找有效的治疗方法,建立动物模型并进行实验研究是不可或缺的。
一、动物模型的选择在肝硬化的研究中,常用的动物模型包括大鼠、小鼠、猪等。
其中,大鼠模型是最常用的,因其具有较高的肝再生能力和相似的肝脏结构与功能。
通过不同的方法,如化学诱导、手术切除和基因改变等,可以建立不同类型和程度的肝硬化动物模型。
二、化学诱导模型化学诱导模型是建立肝硬化动物模型的常用方法之一。
通过给予动物一定剂量的化学物质,如四氯化碳、二乙二硫、酒精等,可以引起肝脏损伤和纤维化反应,最终形成肝硬化。
这种方法操作简单、成本低廉,适用于大规模的实验研究。
三、手术切除模型手术切除模型是通过手术切除部分肝脏来诱导肝硬化的动物模型。
这种方法可以模拟肝脏创伤和再生过程,使肝脏发生纤维化和肝硬化的变化。
尽管手术切除模型的操作较为复杂,但其能更好地模拟肝脏病理变化,有助于深入研究肝硬化的发展机制。
四、基因改变模型基因改变模型是通过改变特定基因的表达或功能来诱导肝硬化的动物模型。
例如,利用转基因技术或基因敲除技术,可以使动物缺乏某些重要的代谢酶或细胞因子,从而导致肝脏损伤和纤维化。
这种模型可以模拟人类遗传性肝硬化的发展过程,对疾病的机制研究和治疗策略的探索具有重要意义。
五、实验技术在肝硬化的实验研究中,常用的技术包括组织病理学分析、分子生物学方法、影像学技术等。
组织病理学分析可以通过染色和显微镜观察肝脏组织的病理变化,如纤维化程度、炎症反应等。
分子生物学方法可以用来检测相关基因的表达水平和蛋白质的变化,以揭示肝硬化的发生机制。
影像学技术,如超声、CT、MRI等,可以非侵入性地观察肝脏的形态和功能变化,为肝硬化的诊断和治疗提供重要依据。
总结起来,肝硬化的动物模型建立和实验技术是深入研究该疾病的重要手段。
㊀基金项目:浙江省科技厅动物实验(No.2017C7112)㊀作者信息:李松ꎬ男ꎬ医师ꎬ研究方向:肝胆胰ꎬE-mail:1147305536@qq.com㊀通信作者:倪德生ꎬ男ꎬ主任医师ꎬ研究方向:肝胆胰ꎬTel:138****7870ꎬE -mail:138****7870@163.com动物肝硬化模型构建的研究进展李松ꎬ倪德生(金华市人民医院肝胆外科ꎬ浙江金华321000)摘要:肝硬化是肝纤维化发展的最终病理组织学结果ꎬ肝纤维化逐渐形成假小叶ꎬ肝脏组织逐渐发生变形和变硬ꎬ最终发展为肝硬化ꎮ建立合适的肝硬化模型ꎬ对于外科治疗经验的积累具有非常重要的作用ꎬ然而从目前的动物肝硬化模型构建结果来看ꎬ尚未有一种较为适宜的方法ꎮ本文总结和讨论了不同肝硬化模型制备方法的优缺点ꎮ这一综述将对完善动物肝硬化模型构建和开展肝硬化相关治疗和药物开发都具有一定参考价值ꎮ关键词:肝硬化ꎻ动物模型ꎻ肝纤维化中图分类号:R965.1㊀文献标识码:A㊀文章编号:2095-5375(2020)10-0593-004doi:10.13506/j.cnki.jpr.2020.10.010ProgressontheconstructionofanimalcirrhosismodelsLISongꎬNIDesheng(HepatobiliarySurgeryꎬJinhuaPeopleᶄsHospitalꎬJinhua321000ꎬChina)Abstract:Cirrhosisisthefinalpathologicalhistologyresultofliverfibrosis.Alongthedevelopmentofliverfibrosisꎬpseudolobuliisformedatfirstꎬthentissuesofliverwilldeformandbecomehardꎬfinallyresulttocirrhosis.Itᶄsofgreatsig ̄nificancetobuildsuitablecirrhosismodelsfortheexperienceaccumulationandclinicaltreatment.Unfortunatelyꎬaperfectexamplesofarisnotconstructedbasedontheperformanceofexistingmodels.Hereinwesummarizedthemeritsanddraw ̄backsofthesecirrhosismodelsꎬwhichwouldbehelpfultodevelopbetteranimalcirrhosismodelsandclinictreatmentofcir ̄rhosisinthefuture.Keywords:HepaticsclerosisꎻLiverfibrosisꎻAnimalmodels㊀㊀肝硬化是肝脏病变的最终结果ꎬ其病理变化主要表现为肝细胞的广泛坏死ꎬ残存肝细胞结节性再生ꎬ结缔组织增生ꎬ形成纤维隔ꎬ破坏肝小叶结构ꎬ导致假小叶形成ꎬ肝脏组织发生变形变硬ꎬ最终成为肝硬化ꎮ在我国ꎬ肝硬化形成较为常见的因素主要是由乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒(HCV)感染导致的[1-2]ꎬ一般情况下ꎬ肝硬化代偿期属于Child-PughA级ꎬ由于肝脏代偿功能较强可无明显症状ꎬ也可有轻度乏力㊁腹胀㊁肝脾轻度肿大㊁轻度黄疸㊁肝掌㊁蜘蛛痣的表现ꎬ而肝硬化失代偿期则属于Child-PughBC级ꎬ以不同程度的肝损害和(或)门静脉高压为主要表现ꎬ并伴有多系统受累ꎬ晚期常出现上消化道出血㊁肝性脑病(HE)继发感染脾功能亢进㊁腹水㊁癌变等并发症ꎬ严重影响人类健康ꎮ目前对于肝硬化的治疗包括病因治疗㊁门静脉高压及食管胃静脉曲张(esophagealgastricvaricesꎬEGV)出血的治疗㊁腹水的治疗㊁功能性肾衰竭的治疗㊁感染的治疗㊁肝性脑病的治疗ꎮ对于失代偿期肝硬化ꎬ内科常规的保肝和对症治疗不能延长患者生存期ꎬ原位肝移植是唯一有效的治疗手段ꎬ但受供肝缺乏㊁费用高昂等因素的限制ꎬ须严格评估肝硬化患者的适应证和禁忌证ꎮ所以提倡早发现㊁早预防㊁早治疗ꎬ防止疾病进展对于肝硬化患者尤为重要ꎬ这样可以减少肝硬化患者临床失代偿性并发症的体现ꎮ但目前来说比较艰难的问题还是终末期肝硬化患者ꎬ因此寻找有效的方法治疗肝硬化十分紧迫ꎮ实验性肝硬化模型的建立始于1938年ꎬ以往的多以鼠为主ꎬ用以药敏实验居多ꎬ不适宜手术的干预[3-5]ꎮ而大型动物肝硬化的制备又非常困难ꎬ因此ꎬ建立合适肝硬化模型ꎬ能为后续的手术干预创造有利条件ꎬ本文就动物肝硬化模型研究进展做一简要综述ꎮ1㊀肝硬化模型1.1㊀化学性肝硬化模型1.1.1㊀二甲基亚硝胺(DMNA)诱导肝硬化模型㊀二甲基亚硝胺主要是由肝内氧化酶作用下进行氧化代谢激活ꎬ例如N-脱羟基生成甲醛物质ꎬ或者产生活性甲基和酚酞烷基亚硝胺ꎮ再经过氧化形成甲烷亚硝胺ꎬ这些物质对肝脏形成一定的危害ꎬ可以导致肝细胞坏死ꎬ纤维组织形成ꎬ肝脏萎缩ꎬ蛋白合成能力下降ꎬ肝功能失代偿ꎬ进一步形成肝硬化ꎮ该模型较稳定ꎬ与肝炎形成的肝硬化较相似ꎮ研究[6-8]显示用0.5%DMNA溶液2mL kg-1(盐水稀释)腹腔注射小鼠ꎬ每天1次ꎬ4周便形成肝硬化ꎬ成模率较高ꎬ时间较短ꎮ有研究者使用上述方法建模[9-13]ꎬ发现二甲基亚硝胺不是导致肝脏纤维结缔组织沉积而形成肝硬化ꎬ而是导致肝脏实质细胞大面积坏死ꎬ破坏并改变了肝窦壁的结构ꎬ肝脏萎缩ꎬ肝功能损害而形成肝纤维化ꎬ最终形成肝硬化ꎮDMNA制造肝硬化模型具有以下特点ꎬ成功率高㊁动物死亡率低ꎬ而且稳定性较好ꎮ由于其过程易形成肝硬化门脉高压ꎬ所以该方法常用于肝硬化门静脉高压类动物模型的研究[14-17]ꎮ该建模方法是用来研究肝硬化过程中病理生理变化产生的一些组织学变化指标ꎮ随着对该疾病发病机制以及药物疗效的深入研究ꎬDMNA出现一定的弊端ꎬ其价格较贵㊁剂量难以掌握ꎬ毒性大易挥发ꎬ容易影响周围的环境和人ꎬ再加上用大动物作为研究对象ꎬ价格昂贵㊁管理困难ꎬ所以近来运用此种方法制备大动物肝硬化模型较为少见ꎮ但考虑DMNA制备肝硬化模型的一些优点ꎬ国内外尚有应用DMNA制备大鼠肝硬化模型用于肝硬化机制及筛选抗纤维化药物的研究报道ꎮ1.1.2㊀CCl4是由甲烷和氯气作用产生的一种无色透明的液体ꎬ是常用的肝硬化诱导物质ꎬ对肝细胞有很强的毒性作用ꎮ其作用是溶解肝细胞膜ꎬ经肝细胞内质网的细胞色素P450依赖性混合功能氧化酶的代谢作用下释放三氯化碳(-CCl3)ꎬ进一步经过氧化作用ꎬ破坏肝细胞膜㊁影响蛋白质合成ꎬ肝功能损害ꎬ肝硬化形成ꎮCCl4建模的原理是其作用于肝脏ꎬ导致肝细胞损害的过程中会产生一些炎症因子和自由基ꎬ进一步激活肝星状细胞(HSC)ꎬ产生过多的细胞外基质沉积于肝内导致肝脏纤维化ꎬ进一步发展为肝硬化ꎮ人类药物性肝硬化病理特点与其有很多相似之处[18-20]ꎬ再加上CCl4诱导动物模型具有以下优点ꎬ操作简便㊁材料价廉ꎬ以及病变典型ꎬ所以很多研究者选用该建模方法研究药物性肝硬化发病机理[21-22]ꎬ评估抗肝硬化药物的药效ꎮ当前的制作肝硬化模型的方法包括ꎬ单纯CCl4建模㊁CCl4联合苯巴比妥㊁CCl4联合乙醇㊁CCl4复合法等ꎮ虽然该方法成模率低㊁死亡率高ꎬ但由于其一定的优点ꎬ很多肝硬化相关动物实验研究还是采用该建模方法ꎮ1.2㊀酒精性肝硬化模型㊀酒精主要在肝脏内代谢ꎬ代谢过程中会产生许多毒性物质ꎮ酒精抑制肝细胞的能量代谢循环ꎬ导致脂肪酸合成增加ꎬ发生脂肪变ꎬ进一步造成肝脏形态和功能的改变ꎬ再加上酒精的直接毒害作用ꎬ如损伤血管内皮细胞㊁激活储脂肪细胞ꎬ导致肝细胞的结构和功能损害ꎬ进一步导致肝纤维化及肝硬化[23-25]ꎮ近年来ꎬ随着国民经济的飞速发展ꎬ居民生活水平提高ꎬ酒精性肝硬化的患者逐渐增多ꎬ对人类健康构成了一定的威胁ꎮ长期过度饮酒可以导致肝硬化ꎮ有研究者利用狒狒作为研究对象ꎬ成功的制作了酒精性肝硬化模型ꎮ该动物与人类结构较相似ꎬ所以酒精性肝硬化的发生机制㊁病理生理改变以及药物治疗多用此模型进行研究ꎬ但是狒狒价格较贵ꎬ而且不易获得ꎮLee等[26]采用长白猪作为研究对象ꎬ维持12个月制备肝纤维化模型ꎬ时间较长ꎬ可见如何缩短造模时间提高造模成功率是此模型今后研究的重点ꎮ由于制造模型的时间较长ꎬ实验周期长㊁造模不稳定ꎬ所以这种造模方法多用于酒精造成肝损害机制的研究ꎮ1.3㊀手术性肝硬化模型㊀该模型的原理是引起胆管梗阻ꎮ具体操作是通过结扎胆总管ꎬ使胆汁排除困难ꎬ造成肝内胆汁淤积ꎬ进一步引起毛细胆管梗阻ꎬ汇管区胆管扩张ꎬ肝脏纤维组织增生ꎬ最终形成肝硬化ꎮ有研究者[27-28]利用鼠作为研究对象ꎬ手术解剖胆总管予以结扎ꎮ该方法一般需要6周ꎬ缺点就是死亡率较高ꎬ达到30%以上ꎮ基于鼠生理结构的特点ꎬ此模型应用的比较多ꎬ由于鼠缺乏胆囊ꎬ所以并发症的概率较大ꎬ因此死亡可能性也增加ꎮ胆管结扎后再通ꎬ使组织学形成了逆转ꎮ由于此模型血流动力学变化比较突出ꎬ所以该模型制造方法常用于研究门静脉高压症血流动力学的改变ꎮ1.4㊀免疫性肝硬化模型㊀导致肝细胞损伤的各种因素(化学药物㊁酒精㊁病毒)作用于肝脏ꎬ在产生肝细胞损害的过程中ꎬ由于物质结合后可获得抗原性ꎬ进一步破坏了机体免疫耐受机制ꎬ经过机体免疫产生自身抗体ꎬ进一步引发一系列的病理变化ꎬ造成肝细胞凋亡ꎬ最终形成肝硬化ꎮ比如病毒性肝炎ꎬ是我国目前最常见的肝硬化病因ꎮ由于鼠不易被人类嗜肝细胞病毒感染ꎬ用传统方法造模无法成功ꎬ不少研究者近年来开始用尝试新的技术[29-31]ꎬ利用转基因技术建立此种模型ꎬ如肝炎病毒转基因模型㊁人类肝嵌合模型是比较常用的方法ꎮ由于小鼠的免疫机制对病毒抗原耐受ꎬ并不产生损伤肝细胞的沉积物ꎬ所以无法观察到宿主的免疫应答形成机理[32-33]ꎮ目前该造模方法用于病毒复制㊁基因表达等研究ꎮ人类肝嵌合模型使小鼠体内高表达尿激酶纤维蛋白溶酶原激活剂(uPA)ꎬ从而激活降纤作用破坏肝细胞ꎮ但此种模型免疫缺陷ꎬ无法观察到免疫应答过程ꎮ但由于此模型能感染肝炎病毒ꎬ所以此方法常用来抗病毒药物药效的评估ꎮ1.5㊀其他性肝硬化模型㊀血吸虫虫卵在肝脏内沉积ꎬ导致肝内肉芽肿炎症及免疫反应ꎬ形成可溶性虫卵抗原ꎬ进一步造成肝星状细胞凋亡ꎬ同时激活大量的成纤维细胞ꎬ形成大量的胶原纤维ꎬ最终形成肝硬化ꎮ有研究者注射日本血吸虫ꎬ在第6㊁8㊁10周分别形成不同的变化ꎬ在汇管区有大量虫卵ꎬ炎症细胞刺激形成肉芽肿ꎬ虫卵周围沉积了大量纤维细胞ꎬ纤维组织增生ꎻ进一步导致肝小叶间胶原纤维沉积ꎬ肝小叶结构被破坏导致假小叶形成[34-36]ꎮ所以抗血吸虫的药物实验和门静脉高压症的研究常用此模型ꎮ2 模型动物选择2.1㊀小型动物㊀对于不同的研究目的ꎬ小型动物的选择性较高ꎬ目前最常用的小型动物是小鼠ꎮ对于肝硬化模型以及其他相关研究来说ꎬ小鼠作为研究对象建模具有大量化㊁多样化㊁成熟化的特点[37-38]ꎮ但小鼠的体积较小也有一定的弊端ꎬ由于血样本较少ꎬ不能同时完善多项指标测定ꎬ对于外科微创手术的操作更不适合ꎮ目前最重要的是ꎬ由于小鼠与人的解剖结构相差甚远ꎬ所以一些疾病发展过程的生理㊁生化正常值也不尽相同ꎮ如果想对小鼠肝硬化模型以及肝硬化引起的门静脉高压症的手术方式进行研究ꎬ操作十分不方便ꎬ而且小动物模型很难达到预期的效果ꎮ2.2㊀中型动物㊀对于外科微创手术介入的研究ꎬ小型动物由于体形小的原因ꎬ受到很大的限制ꎬ尤其是肝脏血管的外科实验ꎬ小型动物建立的手术阻断肝硬化模型应用就有很大困难ꎮ相对于大来说ꎬ中等体形动物模型更合适(比如大白兔)ꎮ有研究者使用兔作为研究ꎬ不但简便㊁经济ꎬ而且成功率很高[39-40]ꎬ特别对肝性脑病的磁共振波谱㊁动物肝移植的实验研究更适用ꎮ2.3㊀大型动物㊀利用大动物(猴子㊁猪㊁犬等)建立模型ꎬ用于观察外科治疗疗效相当重要ꎮ有研究者利用大型动物建模ꎬ制作门静脉高压模型[41-42]ꎮ因为其饲养简单容易采集样本ꎬ观察多项指标方便ꎬ而且大型动物肝脏大小适中ꎬ取材方便ꎮ有研究者用猪作为研究对象ꎬ建立猪肝硬化模型ꎮ因为猪的结构接近人类ꎬ而且对实验耐受性强㊁解剖结构清晰㊁操作方便ꎮ也有研究者使用犬运用改良四氯化碳皮下注射法制备犬肝硬化门静脉高压症模型ꎬ而猴子由于价格比较贵ꎬ较少用于动物实验研究ꎮ利用动物建模需要合适的方法ꎮ因为动物实验与体外细胞培养不同ꎬ动物的解剖特点可以更好地帮助我们研究肝硬化的生物医学和病理组织学特征[43-44]ꎬ帮助我们在复杂的体内多器官系统中观察各项指标ꎬ为开展新的治疗措施和测试新的治疗药物提供条件ꎮ近期采用不同剂量㊁不同频度的CCl4做皮下注射新西兰大白兔来研究合适浓度四氯化碳建模效果ꎬ虽然取得了一定的研究结果ꎬ由于动物和人类毕竟存在差异ꎬ其发病机制不同于人类ꎬ所以实验中的一些新的发现尚不能直接应用于临床ꎮ综上所述ꎬ由于动物结构与人类种属差异ꎬ现在没有出现合适的动物肝硬化模型能够很好地展现出人的肝硬化特征ꎮ但是我们不可否定的是ꎬ动物模型给研究者带来一定益处ꎬ它们帮助我们更好地研究疾病发病机制ꎬ寻找出新的治疗策略ꎮ随着研究的进展ꎬ有望寻找一种合适的动物建立有效的动物模型ꎬ更好地研究肝硬化发病机制ꎬ寻找出肝硬化治疗有效药物ꎬ为更好地外科干预提高更好的条件ꎮ参考文献:[1]㊀赵开飞ꎬ谭瑞ꎬ利峰ꎬ等.CCl4联合苯巴比妥和乙醇建立大鼠肝硬化腹水模型的研究[J].吉林医学ꎬ2019ꎬ40(6):1170-1172. 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2020年12月第28卷㊀第6期中国实验动物学报ACTALABORATORIUMANIMALISSCIENTIASINICADecember2020Vol.28㊀No.6庄子锐ꎬ王明亮ꎬ张婷ꎬ等.肝肾纤维化动物模型的研究进展及评价[J].中国实验动物学报ꎬ2020ꎬ28(6):845-852.ZhuangZRꎬWangMLꎬZhangTꎬetal.Researchprogressandevaluationofanimalmodelsofhepatorenalfibrosis[J].ActaLabAnimSciSinꎬ2020ꎬ28(6):845-852.Doi:10 3969/j.issn.1005-4847 2020 06 016[基金项目]国家自然科学基金资助项目(81774178ꎬ81373888)ꎬ江苏省研究生实践创新计划资助项目(SJCX20_0572)ꎮFundedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(81774178ꎬ81373888)ꎬPracticeandInnovationProgramofPostgraduatesinJiangsuProvince(SJCX20_0572).[作者简介]庄子锐(1995 )ꎬ女ꎬ在读研究生ꎬ研究方向:中药药理学研究ꎮEmail:542065186@qq.com[通信作者]彭蕴茹ꎬ女ꎬ研究员ꎬ硕士研究生导师ꎬ研究方向:中药药理学ꎮEmail:pengyunru@126.comꎻ沈明勤ꎬ研究员ꎬ硕士研究生导师ꎬ研究方向:中药药理学ꎮEmail:mqshen@163.comꎮ∗共同通信作者肝肾纤维化动物模型的研究进展及评价庄子锐1ꎬ2ꎬ王明亮1ꎬ2ꎬ张婷1ꎬ2ꎬ苏鹏亮1ꎬ2ꎬ邵久针1ꎬ2ꎬ印鑫1ꎬ2ꎬ彭蕴茹1ꎬ2∗ꎬ沈明勤1ꎬ2∗(1.南京中医药大学ꎬ南京㊀210028ꎻ2.江苏省中西医结合医院ꎬ南京㊀210028)㊀㊀ʌ摘要ɔ㊀肝㊁肾纤维化是由持续的肝㊁肾组织细胞损伤导致细胞外基质(extracellularmatrixꎬECM)过度沉积㊁实质细胞减少的病理过程ꎬ肝肾纤维化是慢性肝肾疾病持续进展的必经过程ꎮ除了器官移植ꎬ早期纤维化阶段现在被认为是治疗整个慢性疾病的关键阶段ꎮ目前有很多肝纤维化或肾纤维化的啮齿动物模型以及少量肝肾纤维化的复合模型可供疾病研究和药物筛选ꎮ本文对常用的肝㊁肾纤维化及其复合模型的造模方法与机制进行综述ꎬ并比较不同方法间的优势与不足ꎬ为日后不断建立和完善更加贴合临床的肝肾纤维化复合动物模型提供参考ꎮʌ关键词ɔ㊀肝纤维化ꎻ肾纤维化ꎻ肝肾纤维化复合模型ʌ中图分类号ɔQ95-33㊀㊀ʌ文献标识码ɔA㊀㊀ʌ文章编号ɔ1005 ̄4847(2020)06 ̄0845 ̄08ResearchprogressandevaluationofanimalmodelsofhepatorenalfibrosisZHUANGZirui1ꎬ2ꎬWANGMingliang1ꎬ2ꎬZHANGTing1ꎬ2ꎬSUPengliang1ꎬ2ꎬSHAOJiuzhen1ꎬ2ꎬYINXin1ꎬ2ꎬPENGYunru1ꎬ2∗ꎬSHENMingqin1ꎬ2∗(1.JiangsuProvinceAcademyofTraditionalChineseMedicineꎬNanjing210028ꎬChina.2.AffiliatedHospitalofIntegratedTraditionalChineseandWesternMedicineꎬNanjingUniversityofChineseMedicineꎬNanjing210028)Correspondingauthor:PENGYunru.E ̄mail:pengyunru@126.comꎻSHENMingqin.E ̄mail:mqshen@163.comʌAbstractɔ㊀Fibrosisoftheliverandkidneysisapathologicalprocessinwhichextracellularmatrix(ECM)isoverdepositedandparenchymacellsarereducedbycontinuousdamagetoliverandkidneycells.Liverandkidneyfibrosisisaninevitableprocessofchronicliverandkidneydiseases.Exceptfororgantransplantationꎬtheearlystageoffibrosisisnowconsideredthekeypartoftreatmentforchronicdisease.Therearecurrentlymanyrodentmodelsofliverorkidneyfibrosisꎬbutonlyafewmodelswithcombinedliverandrenalfibrosisareavailableforresearchanddrugscreening.Thispapersummarizesthemodelingmethodandmechanismsofcommonliverandkidneyfibrosisꎬandcompositemodels.Wealsocomparethemeritsanddemeritsofdifferentmethodtoprovideareferenceforthefutureestablishmentandimprovementofmoreclinicallyrelevantcompoundanimalmodelsofliverandkidneyfibrosis.ʌKeywordsɔ㊀liverfibrosisꎻkidneyfibrosisꎻliverandkidneyfibrosismodelConflictsofInterest:Theauthorsdeclarenoconflictofinterest.㊀㊀纤维化可发于多器官ꎬ其实质是慢性损伤长时间超出实质细胞修复能力ꎬ导致器官结构破坏㊁功能减退ꎬ最终脏器硬化和衰竭ꎬ目前有效疗法只有疾病晚期器官移植[1]ꎮ而肝㊁肾作为人体的两大免疫和代谢器官ꎬ更加容易遭受各种原因的损伤ꎬ使得肝肾处于慢性损伤的状态ꎮ在亚太地区ꎬ每年经由纤维化发展的肝硬化㊁肾硬化及其并发症成为亚太地区的主要死亡原因之一ꎮ因此ꎬ慢性肝病和慢性肾病一直都是研究的热点ꎬ对慢性肝病和慢性肾病的部分机制㊁药物筛选也有详尽的研究和说明ꎬ但在实际临床中以及在肝㊁肾纤维化实验模型的建立过程中ꎬ肝肾总是在功能和血液动力学方面体现紧密联系ꎮ除此之外ꎬ由于一些传统中药的肝肾同治功效需要适宜的动物模型来用进行现代科学研究与阐释ꎮ因此ꎬ近年来逐渐有人尝试建立一种肝肾纤维化的新复合模型以适应当代需求ꎮ作为慢性疾病的早期阶段ꎬ早期纤维化阶段被普遍认为具有可逆性ꎬ并非不可逆的 疤痕组织 [2]ꎮ因此ꎬ阻断早期肝肾纤维化进程可以成为治疗慢性肝肾疾病新的切入点ꎬ使慢性肝肾病在早期阶段就有治愈的可能性ꎮ目前针对肝肾纤维化有效的药物非常有限ꎬ因此ꎬ能成功建立更加贴近临床的疾病模型ꎬ成为突破阻断纤维化㊁逆转肝肾硬化的关键点之一ꎮ本文总结了肝纤维化㊁肾纤维化和肝肾纤维化复合模型常用的建立方法ꎬ初步探讨了模型机制㊁对比了不同方法间的优缺点ꎬ旨在为建立更贴近人类临床肝肾纤维化的模型提供参考(见图1)ꎮ1㊀肝纤维化模型1 1㊀化学试剂法多采用四氯化碳㊁硫代乙酰胺㊁N ̄亚硝基化合物等ꎮ四氯化碳模型主要以脂肪变性为主ꎬ适合于一般肝纤维化的机制和药物研究ꎻ硫代乙酰胺在体内与肝细胞化学反应致其坏死ꎬ此模型更适合于肝硬化初期阶段的研究ꎻN ̄亚硝基化合物在机体内更依赖于氧化应激反应造成损伤ꎮ1 1 1㊀四氯化碳(carbontetrachlorideꎬCCl4)四氯化碳(CCl4)为无色有毒的挥发性液体ꎬ具有令人愉快的气味ꎬ使用过程中实验人员应注意防止吸入CCl4ꎮ因其诱导肝纤维化模型的高复制性㊁与人类纤维化病理变化的高相似性成为目前应用最为广泛的化学药物ꎮCCl4诱导肝纤维化的分子机制现在还尚不完全清楚ꎬ但Dong等[3]联合利用转录㊁蛋白质组学分析和生物网络技术ꎬ证实CCl4毒性主要涉及氧化还原㊁氧化应激反应ꎬ途径主要包括视黄醇代谢㊁花生四烯酸代谢等ꎮ注:损伤反应可使肝㊁肾分泌炎症因子ꎬ活化肝星状细胞㊁促进肾上皮-间质转化ꎬ相反肝星状细胞的活化和上皮-间质的转化又可促进炎症因子的分泌ꎬ使损伤持续进行ꎬ从而导致细胞外基质过度沉积ꎬ脏器纤维化产生ꎮ图1㊀肝肾纤维化的形成Note.Theinjuryreactioncanmaketheliverandkidneysecreteinflammatoryfactorsꎬactivatehepaticstellatecellsandpromoterenalepithelialmesenchymaltransition.Onthecontraryꎬactivationofhepaticstellatecellsandepithelialmesenchymaltransformationcanpromotethesecretionofinflammatoryfactorsꎬsothattheinjurycontinuesꎬresultinginexcessivedepositionofextracellularmatrixandorganfibrosis.Figure1㊀FormationofliverandkidneyfibrosisCCl4通常与玉米油㊁花生油㊁橄榄油等按比例混合ꎬ通过灌胃㊁腹腔注射㊁吸入㊁皮下注射等方式给药ꎮ腹腔注射会造成更高的死亡率ꎬ但因建模快㊁稳定性好㊁成功率高得到更广泛的应用ꎮ一般根据不同实验动物品系ꎬ使用不同剂量CCl4均可在6~8周表现出炎症因子浸润㊁肝脂肪变性和坏死的明显的纤维化阶段特征ꎮ雌性啮齿类动物对CCl4表现出耐受难成模倾向ꎬ所以多数选取雄性大鼠进行造模ꎮ此模型具有缓慢形成肝纤维化的变化过程ꎬ形态学㊁病理学及血清生化指标的明显变化都具有类似人类肝纤维化的典型特征ꎬ适用于肝纤维化形成的动态研究和药物筛选ꎮ1 1 2㊀硫代乙酰胺(thioacetamideꎬTAA)硫代乙酰胺是无色或白色结晶ꎬ1948年被报导具有肝毒性[4]ꎬ2017年WHO将其纳入2B类致癌物ꎮTAA在体内和体外均可被CYP2E1酶激活ꎬ代谢为不稳定的反应物TASO2与肝大分子共价结合而引发坏死ꎮBashandy等[5]人用TAA诱导肝纤维化时ꎬ肾同时表现出肾小球缩小㊁肾小管上皮变性㊁间质淋巴细胞浸润等损伤ꎮTAA可用蒸馏水或生理盐水配制ꎬ通过饮用水㊁腹腔注射等途径给药ꎻ饮用水给药可建立比较温和的肝纤维化模型ꎬ但饮用水给药会因为个体摄入差异造成剂量偏差ꎬ因此常采用腹腔注射ꎬ剂量范围150~250mL/kgꎬ最常用剂量200mg/kgꎬ大概4~6周即可成功建立肝纤维化模型[5-8]ꎮTAA相比CCl4表现出更强肝毒性ꎬ造模过程中更高的死亡率要求实验人员扩大啮齿类动物数量ꎬ而集中在中央门静脉的病变㊁与人类肝纤维化血流动力学和代谢改变的相似性使其更适合肝纤维化向肝硬化发展的阶段研究ꎮ1 1 3㊀N ̄亚硝基化合物二甲基亚硝胺/二乙基亚硝胺(dimethylnitrosamine/diethylnitrosamineꎬDMN/DEN)均属N ̄亚硝基化合物ꎬ在20世纪30年代先后报道具有强致癌性与肝毒性ꎮN ̄亚硝基化合物在各器官主要依靠细胞色素P450代谢激活ꎬ转变为更具活性的代谢产物ꎬ导致烷基化DNA和活性氧产生ꎬ从而对器官产生氧化损伤[9-10]ꎮ虽然N ̄亚硝基化合物的主要损伤靶向器官除肝外还有肾ꎬ但其对肾的损伤研究较为缺乏ꎬ研究主要集中于肝毒性ꎮ以肝萎缩㊁脾肿大㊁血小板减少和血清总胆红素水平显著升高为典型特征的N ̄亚硝基化合物模型是研究肝纤维化和肝硬化发展相关的生化㊁病理生理以及分子改变的优秀动物模型ꎮDapito等[11]认为将DEN与CCl4合用ꎬ会促使肠道产生更多内毒素ꎬ可更好的模拟人类肝癌的微环境ꎮDing等[12]利用SD大鼠建立了完整的肝炎-肝纤维化-肝癌模型轴ꎬ为不同阶段疾病模型的准确建立提供了参考ꎬ此研究显示每周两次注射DEN(30mg/kg)ꎬ8~12周肝即处在明显肝纤维化阶段ꎮ1 2㊀手术法肝纤维化手术法是通过手术将胆管暴露并结扎ꎬ直接人为造成胆汁淤积ꎬ是一种以胆管增生为病变特点的胆汁淤积型肝纤维化模型ꎮ胆管结扎可通过手术在动物体内结扎胆总管ꎬ也可在体外对细胞使用抑制剂ꎬ造成胆汁阻塞性病变ꎮ胆管结扎一定程度上可较好的模拟人类因长期胆汁淤积而引起的肝细胞增殖和凋亡㊁门静脉纤维化及肝硬化过程ꎬ以及伴有常见的胆汁性急性肾损伤并发症[13-14]ꎮ但手术结扎会阻断所有的胆汁流通ꎬ因此ꎬ无法更完全复制人类临床具有一定胆汁通量的原发性硬化性胆管炎和原发性胆源性胆管炎的病理过程ꎮGhallab等[15]利用荧光胆汁盐和非胆汁盐有机阴离子的双光子成像技术对胆管结扎的病理机制进行研究ꎬ结扎胆总管后ꎬ肝内和胆内胆汁酸水平急剧升高损伤细胞ꎮ氧化应激和炎症反应在胆管结扎损伤肝中起重要作用[16]ꎮYang等[17]用SD大鼠结扎总胆管不同位置进行研究发现ꎬ胆总管上端结扎比胆总管中部结扎可用更小的死亡率诱导更严重的胆汁淤积性肝纤维化ꎮ胆管结扎建模周期大概在2~4周ꎬ在7d左右开始看见病理变化ꎬ结扎时间不宜过长ꎬ否则啮齿类动物死亡率会大幅度升高以致数据缺失ꎻ手术法在所有方法中建模最快ꎬ但其病变也近似于急性损伤的变化ꎬ而纤维化是一种慢性疾病的过程ꎬ因此胆管结扎可能对于慢性疾病模型来说不够典型ꎮ1 3㊀免疫诱导法免疫反应本是机体免疫系统对抗外侵的正常反应ꎬ但大量免疫细胞和蛋白的堆积又会损伤正常组织细胞ꎮ免疫诱导法正是利用此原理在啮齿类动物体内模拟人类的免疫性纤维化病变ꎬ因此ꎬ免疫诱导应用的前提是作为模型的动物源要具有正常免疫系统ꎮ1 3 1㊀刀豆蛋白(concanavalinAꎬConA)刀豆蛋白是从植物中提取的凝集素ꎬ具有强烈的促有丝分裂和促淋巴转化反应作用ꎬ是重要的生化和免疫研究试剂ꎮConA诱导的免疫性肝炎模型可用于人类免疫性肝炎㊁急性病毒性肝炎等疾病或药物筛选的研究ꎮConA的肝毒性依赖于激活体内T淋巴细胞和巨噬细胞ꎬ和内皮细胞表面糖蛋白结合ꎬ激活自身免疫系统分泌TNF ̄α㊁IFN ̄γ㊁TGF ̄β1等炎症因子ꎬ从而损伤肝细胞ꎮ因此ꎬ造模时不能选用免疫缺陷无T细胞应答的啮齿类动物[18-19]ꎮ本方法建模采用小鼠居多ꎬ造模周期约4~8周ꎮ造模时ConA可用生理盐水或PBS配制ꎬ通过尾静脉或腹腔注射给药ꎬ关于剂量Heymann等[20]建议具有更多Th1亚系的T细胞免疫反应的啮齿类动物ꎬ例如C57BL/6㊁C3H小鼠对刀豆蛋白更加敏感ꎬ只需要15~20mg/kg体重ꎻ而具有更多Th2亚系的免疫应答啮齿类动物ꎬ例如BALB/c品系的近交或杂交NMRI小鼠对刀豆蛋白不敏感则至少需要30mg/kg体重的量ꎮ1 3 2㊀猪/牛血清蛋白血清蛋白是凭借引起自身过激免疫反应产生全身性的损伤ꎬ因此本模型更适合于免疫性纤维化病理学研究ꎬ但本模型存在自愈的问题ꎮ其所致免疫性肝纤维化模型是研究细胞水平上纤维化隔膜形成的模型ꎬ以及肝纤维化后的结构变化ꎬ例如毛细血管化和静脉化ꎻ但目前未见血清蛋白诱导肝肾纤维化复合模型的诱导研究ꎮ猪/牛血清蛋白无法在免疫缺陷或免疫耐受啮齿类动物中诱导肝纤维化ꎬ因其免疫性损伤依赖于一定周期的激活巨噬细胞㊁Kupffer细胞ꎬ释放炎症因子ꎬ进而激活星状细胞和成纤维细胞纤维化[21]ꎮ用猪血清蛋白诱导的免疫性纤维化程度与血清蛋白剂量并无依赖关系ꎬ只会随时间不同呈现不同病理变化[22]ꎮYou等[23]用牛血清蛋白(BSA)致SD大鼠肝小叶结构严重受损ꎬ炎性细胞浸润ꎬ广泛的纤维组织增生ꎬ纤维组织通过中央小叶增生并扩展为肝实质ꎮ2㊀肾纤维化模型2 1㊀化学试剂法重金属化合物㊁腺嘌呤和手术法在国内建立慢性肾病模型的应用属最为广泛ꎮ建立肾纤维化模型的几种化学物质相较肝纤维化模型的几种物质ꎬ明显缺少对肾损伤的高度靶向性ꎬ且研究多集中于肾的急性损伤研究ꎮ2 1 1㊀氯化汞(mercurydichlorideꎬHgCl2)重金属汞是主要以金属汞㊁无机汞㊁有机汞三种形式普遍存在于自然环境中的污染物ꎬ对环境和人体有极大的伤害ꎮ肾是受无机汞毒性影响的主要器官之一ꎬ因为无机汞更容易在肾中累计ꎬ使肾成为受伤最严重的器官ꎮZalups[24]发现HgCl2静脉注射0 5μmol/kg或2 0μmol/kg后3hꎬ超过总剂量55%的Hg2+都集中在肾近段小管上皮细胞中ꎮHgCl2可诱导T细胞死亡和破坏细胞中线粒体膜ꎬ当线粒体电子传输链功能受损会产生过量活性氧自由基(ROS)ꎬ氧化应激反应可激活细胞死亡程序ꎮHgCl2造模时多选取大鼠进行实验ꎬ原因是小鼠对HgCl2显示出一定的耐药性ꎬ难成模ꎮ本方法可通过皮下注射㊁静脉注射㊁灌胃等途径给药ꎮ造模中HgCl2剂量非常关键ꎬ过小难成模ꎬ剂量稍大啮齿类动物容易大批死亡ꎬ因此ꎬ预实验时ꎬ对于大鼠的剂量ꎬ应多进行尝试或采取梯度给药ꎮ在国内多采用每日8mg/kgHgCl2水溶液灌胃给药ꎬ8周左右即可建立肾小管间质纤维化模型[25]ꎮ2 1 2㊀腺嘌呤腺嘌呤可在体内代谢为2ꎬ8-二羟基腺嘌呤(DHA)ꎬDHA在肾小管积累ꎬ形成晶体(结石)堵塞肾小管造成肾损伤ꎬ虽然DHA的致病机理还尚未完全清楚ꎬ但已知TGF ̄β在其中起到重要作用[26]ꎮ用腺嘌呤诱导的慢性肾病(chronickidneydiseaseꎬCKD)模型会增加增加尿酸的排泄ꎬ形成蛋白尿ꎬ游离氨基酸减少ꎬ肾外表颗粒化且伴有肾纤维化ꎬ同时还会出现心血管系统的结构和功能损伤ꎬ无论是缓慢变化的慢性肾病还是并发症均与临床人类CKD表现高度一致ꎮ腺嘌呤诱导肾纤维化多采用大鼠进行含有0 75%腺嘌呤的饲料喂食ꎬ可引起肾迅速且严重的变化ꎬ伴随肾小管损伤㊁肾小球㊁肾间质纤维化及炎症ꎮ但Tamura等[26]和Imamura等[27]仅用含有0 2%和0 25%腺嘌呤饲料喂食C57BL/6小鼠ꎬ也成功诱导肾纤维化ꎬ可能说明小鼠比大鼠对腺嘌呤更敏感ꎮ2 1 3㊀硝酸铀酰(uranylnitrate)硝酸铀酰目前在国外诱导急性肾损伤模型应用较多ꎬ其急性肾毒性和急性肾衰竭的病理机制有很多深入的研究和详细的描述ꎮ向啮齿类动物注射硝酸铀酰之后ꎬ50%的铀化合物通过肾排出ꎬ铀化合物在肾中又集中在肾皮质部分ꎬ在其他器官分布的数量微不足道ꎬ具有较好的肾靶向性[28]ꎮ硝酸铀酰可使啮齿类动物尿量和肾小球过滤率减少ꎬ近端肾小管萎缩ꎻ其慢性肾毒性多与重金属汞㊁锌等对肾损伤的机理类似ꎬ硝酸铀酰同样可以破坏线粒体电子传输链功能ꎬ产生的氧化应激反应损伤肾[29]ꎮ在国内不仅对硝酸铀酰的慢性肾毒性研究不多ꎬ应用都非常少ꎬ但基于硝酸铀酰对肾的靶向性ꎬ我们应尝试扩大对硝酸铀酰的慢性肾毒性研究ꎬ也许可以建立良好的慢性肾纤维化模型ꎮ在为数不多的硝酸铀酰诱导纤维化模型文章中ꎬ多采用雌性啮齿类动物ꎬ硝酸铀酰的给药方式和剂量都比较统一ꎬ多采用单次腹腔注射5mg硝酸铀酰/kg体重ꎬ大约8~10周即可见肾间质纤维化ꎮ2 2㊀手术法对肾纤维化的研究中更多会采取手术法建立模型ꎬ一般手术法有单侧输尿管结扎㊁5/6肾切除手术和缺血再灌注法ꎻ其中结扎单侧输尿管最经典ꎬ应用也是最为广泛ꎬ而缺血再灌注法则因其临床实际应用的高度需求性同样被研究的较多ꎮ5/6肾切除法虽然也能快速建立肾的损伤ꎬ但因其需要切除大部分肾ꎬ对机体产生过大的损伤且并不是很符合临床需求的研究ꎮ2 2 1㊀单侧输尿管结扎(unilateralureteralligationꎬUUO)本方法适用于大鼠和小鼠ꎬ输尿管结扎后阻碍尿液正常排泄ꎬ短时间便可造成尿潴留ꎬ肾肿大ꎬ肾小管细胞坏死ꎬ肾组织结构完全被破坏从而导致肾功能不全ꎮ此模型已经成为了研究尿路梗阻肾小管间质纤维化原因和机制的标准模型ꎮ但UUO模型同样存在慢性病变特点不够典型的问题ꎬ并且伴随结扎时间延长ꎬ啮齿类动物死亡率会加速提升ꎮ此模型病变只发生在结扎输尿管一侧ꎬ对侧肾功能依旧正常ꎮ单侧输尿管结扎后ꎬ从第3天起有肾髓质和皮质减少的病理变化ꎬ且有少量纤维化出现ꎬ随时间推移ꎬ结扎7d后血清肌酐和尿素氮成倍增长ꎬ单核巨噬细胞浸润ꎬ间质水肿ꎬ部分近端小管上皮空泡变性[30]ꎬ两周后即可形成以小管细胞坏死和萎缩㊁炎症细胞渗透㊁细胞外基质和I型胶原蛋白大量沉积为特点的严重的结构破坏[31]ꎮ刘克剑等[32]等发现从侧腹开口结扎单侧输尿管两端后ꎬ不离断输尿管ꎬ可保证不影响造模效果的同时大幅提升啮齿类动物的存活率ꎮ2 2 2㊀缺血再灌注在临床的外科手术㊁器官移植㊁烧伤等过程均可出现缺血再灌注损伤ꎬ然而短暂缺血并不足以引起器官细胞损伤ꎬ反而缺血后的血液再灌注可造成微血管和实质细胞更严重的损伤ꎮ因此缺血再灌注模型具有高度应用局限性ꎬ基本全部用于缺血再灌注引起肾损伤的相关研究ꎮ缺血再灌注引起的肾损伤主要与活性氧自由基和Ca2+超载有关ꎬ在缺血组织中清除自由基的酶类合成能力受损ꎬ并且缺血再灌注可以直接损伤肾小球内毛细血管内皮细胞ꎬ引起炎症级联反应ꎮ因此ꎬ抑制TLR4通路和增强清除自由基能力可减少缺血再灌注造成的损伤[33]ꎮ张蕊[34]利用动态对比增强MRI监测大鼠缺血再灌注后的肾损伤ꎬ发现当大鼠肾缺血30~45min时可在保证大鼠存活率的条件下对肾造成不可逆转的伤害ꎮ3㊀肝肾纤维化复合模型作为人体两大免疫器官ꎬ肝肾总是有千丝万缕的联系ꎬ不仅临床上的肝肾综合征㊁乙肝相关性肾病㊁胆汁性肾病等ꎬ中医的肾病从肝论治ꎬ肝病从肾论治等均体现着肝肾协作㊁互滋的能力ꎻ此外ꎬ为了深入研究一些传统中药对肝肾的异病同治功效ꎬ开始尝试建立肝肾纤维化复合模型ꎮ基于以往建立肝纤维化和肾纤维化模型的经验之上ꎬ几乎所有肝损伤药物和手术法都具有高度肝靶向性的同时可轻损肾ꎬ而致肾损伤的化学药物往往肾靶向性较低ꎬ因此在建立肝肾纤维化复合模型时多采用肝靶向性损伤药物结合肾损伤药物或直接采用能造成全身损伤的化学试剂㊁药物ꎮ3 1㊀四氯化碳和牛血清Manoj[35]联合四氯化碳和牛血清蛋白腹腔注射ꎮ在本研究中ꎬ四氯化碳主要造成肝损伤ꎬ牛血清蛋白主要通过免疫复合物形成蛋白尿造成肾损伤ꎻ10周后肝病理切片可见明显的纤维化ꎬ肾仅见结缔组织增生和炎症细胞浸润ꎮ四氯化碳具有较高肝靶向性的同时对肾也有损伤ꎬ牛血清蛋白作为免疫性损伤药物配合四氯化碳ꎬ使肝肾损伤程度均大致处于纤维化阶段ꎬ但本试验最终并未显示严重的肾纤维化结果ꎻ反而发现牛血清蛋白对四氯化碳的肝损伤有拮抗作用ꎬ为日后造模方法提供了新发现ꎮ3 2㊀DMN和汞姜哲浩等[36]在研究扶正化瘀方对大鼠肝肾纤维化的影响时采用了腹腔注射DMN和喂食含有重金属汞的饲料建立肝肾纤维化复合模型ꎮ8周之后ꎬ肝组织坏死㊁肝细胞肿胀㊁大量炎症细胞浸润㊁假小叶形成ꎻ肾间质水肿伴炎细胞浸润㊁肾间质中大量胶原纤维ꎮ汞在诱导肾纤维化单独使用时ꎬ剂量难以控制ꎬ但配合对肝肾都有损伤的DMN使用大大提高了成功诱导肝肾纤维化的几率ꎮ3 3㊀酪氨酸氧化产物酪氨酸是常见的食品添加剂和药原料ꎬ容易被氧化修饰[37]ꎻ因此在售卖的牛奶㊁奶粉㊁动物饲料中等均可检测到酪氨酸及其氧化产物的存在ꎮ因此ꎬ酪氨酸及其氧化产物对人体的影响成为了研究热点ꎮ李竹青[38]发现短期28d喂食酪氨酸氧化产物可对肝肾均产生损伤ꎬ随喂食时间增长ꎬ会引起肝肾炎症因子大量分泌ꎬ产生氧化应激反应ꎬ紧接着激活肝星状细胞与内质网应激反应ꎬ促进肾小球内皮细胞-间质转化反应ꎬ引起肝肾纤维化ꎮ3 4㊀环孢菌素A(cyclosporineꎬCsA)从20世纪80年代CsA作为免疫抑制剂应用于临床ꎬ主要用于器官移植手术后的排异反应ꎬ但由于较严重的肝㊁肾毒性副作用ꎬ使其应用受限ꎮ短期注射CsA可使肾血流减少ꎬ长期注射会导致具有广泛的肾小管纤维化的肾衰竭ꎮCsA的急性肾毒性与激活肾素-血管紧张素系统有关ꎬ慢性肾毒性是因为可触发机体分泌TGF ̄βꎬ大量的TGF ̄β是触发上皮间质转化的关键因素ꎮCsA可破坏肾近端管状细胞的形态㊁连接结构㊁细胞骨架ꎬ并且在上皮-间质转化后ꎬ成肌纤维细胞可以自由迁移到间质中ꎬ并释放出大量的细胞外基质(ECM)ꎬ促进纤维化发展[30-40]ꎮ程根阳[41]先建立低盐饮食(lowsaltdietꎬLSD)喂养ꎬ然后每日皮下注射CsAꎬ14d后即显示肝肾功能受损㊁炎症细胞浸润ꎬ35d试验结束时ꎬ间质炎性细胞浸润减少ꎬ纤维化程度明显ꎮ4㊀总结与展望4 1㊀总结现有建立肝㊁肾纤维化模型的方法在建模难易程度㊁临床相似性㊁重复程度都各有千秋ꎮ化学诱导法建模耗时较长ꎬ但比较符合慢性疾病病变过程ꎬ个别毒性化学物质ꎬ如氯化汞㊁DMN等由于安全管控原因难以购买ꎬ因此模型出现空缺ꎬ丞待开发新的模型ꎻ手术法虽然建模过程耗时短ꎬ但对于慢性疾病的慢性病变过程来讲不够典型ꎬ同时术后感染㊁啮齿类动物撕咬造成刀口撕裂㊁结扎时间过长等使死亡率升高ꎻ免疫法虽能引起全身性的炎症ꎬ但却存在停药后可自愈的问题ꎬ这并不利于肝肾纤维化的治疗药物筛选ꎮ现有造模方法基本可以实现从不同发病原因来模拟人类临床中出现的肝㊁肾纤维化的一些病理变化ꎬ可以适用于不同科研目的ꎮ相对来讲肝肾纤维化复合模型现在处于较空白的阶段ꎬ由于胆管结扎㊁注射硫代乙酰胺等方法能同时引起肝肾的损伤ꎬ是对肝肾同时的直接毒性还是基于肝肾功能交互的损伤ꎬ对其潜在机制及诱导复合模型的潜力还有待深入研究ꎮ近年仅有两篇报道称酪氨酸氧化产物和环孢菌素A均可同时引起肝肾纤维化ꎬ但在大鼠体内引起的病理变化及模型特点还需进行大量且深入的研究ꎻ而能够引起全身性损伤的阿霉素和免疫性血清可能成为诱导肝肾纤维化复合模型的潜力物质ꎻ同时也可以尝试分别选取建立肝纤维化和肾纤维化模型的经典方法ꎬ结合使用建立肝肾纤维化复合模型ꎬ例如经典四氯化碳模型㊁硫代乙酰胺模型结合单侧输尿管结扎法等ꎮ4 2㊀展望人类慢性肝病和慢性肾病作为全球健康问题ꎬ其药物研究日益迫切ꎮ而实验性动物模型不仅可以从群体数量上满足疾病实验和药物筛选实验的要求ꎬ还可以在实验中各个环节实现条件控制ꎬ可以人为的剔除一些干扰因素ꎬ从而实现对发病机制㊁疾病进程㊁药物筛选等进行深入的研究ꎮ但现有的肝㊁肾纤维化动物模型依旧存在问题:(1)对动物模型本身的发病机制尚未完全清楚ꎻ(2)肝肾纤维化动物模型大多在大㊁小鼠身上建立ꎬ模型的动物种类较少ꎻ(3)无法完全模拟人类肝㊁肾纤维化进展所引起的所有变化ꎻ(4)造模过程中死亡的啮齿类动物无法确认死因ꎬ且可能会在啮齿类动物体内引发并发症或其他变化我们也无法详尽得知ꎻ(5)造模过程至今并未有统一化的规范操作标准ꎬ会因为啮齿类动物品种㊁实验人员操作㊁药品配置等方面造成成模差异ꎮ因此ꎬ对现有建模方法继续优化以及对所有动物模型进行发病机制的探讨ꎬ都将是日后重点研究的领域ꎮ参㊀考㊀文㊀献(References)[1]㊀LuoMꎬPengHꎬChenPꎬetal.Theimmunomodulatoryroleofinterleukin ̄35infibroticdiseases[J].ExpertRevClinImmunolꎬ2019ꎬ15(4):431-439.[2]㊀KisselevaTꎬBrennerDA.Anti ̄fibrogenicstrategiesandtheregressionoffibrosis[J].BestPractResClinGastroenterolꎬ2011ꎬ25(2):305-317.[3]㊀DongSꎬChenQLꎬSongYNꎬetal.MechanismsofCCl4 ̄inducedliverfibrosiswithcombinedtranscriptomicandproteomicanalysis[J].JToxicolSciꎬ2016ꎬ41(4):561-572.[4]㊀FitzhughOGꎬNelsonAA.Livertumorsinratsfedthioureaorthioacetamide[J].Scienceꎬ1948ꎬ108(2814):626-628. [5]㊀BashandySAꎬAlaamerAꎬMoussaSAꎬetal.Roleofzincoxidenanoparticlesinalleviatinghepaticfibrosisandnephrotoxicityinducedbythioacetamideinrats[J].CanJPhysiolPharmacolꎬ2017ꎬ96(4):337-344.[6]㊀SaidEꎬSaidSAꎬGameilNMꎬetal.Modulationofthioacetamide ̄inducedliverfibrosis/cirrhosisbysildenafiltreatment[J].CanJPhysiolPharmacolꎬ2013ꎬ91(12):1055-1063.。
实验性肝硬化的动物模型制作肝硬化(cirrhosis of liver)是一种常见的慢性进行性肝脏疾病。
肝硬化的形态学特征主要是弥漫性肝细胞损伤、肝纤维化、肝小叶结构变异(伪小叶化)和形成再生结节。
人的肝硬化可以由各种原因引起,如:1.肝炎激发的肝硬化。
2. 酒精性肝硬化。
3.血吸虫性肝硬化。
4.淤血性肝硬化。
5.药物中毒性肝硬化。
6.胆汁性肝硬化。
7.代谢性肝硬化,多为遗传性或先天性肝硬化,如:(1)糖原贮积症。
(2)半乳糖血症。
(3)酪氨酸代谢紊乱。
(4)遗传性出血性毛细血管扩张。
(5)铜代谢紊乱。
(6)铁代谢紊乱。
(7)纤维性囊肿。
(8)营养性肝硬变。
(9)α1-抗胰蛋白酶缺乏症。
(10)医原性肝硬化。
所有这些原因引起的肝硬化又可归为两类:一般性肝硬化和特殊性肝硬化。
后者由胆汁淤滞、淤血、寄生虫疾病引起。
但通常所说的肝硬化是指一般性肝硬化,它的发病率比特殊性肝硬化高得多。
本文所提及的实验性肝硬化是指利用实验动物制作出和人的常见型肝硬化相同(至少有许多共同表现)的肝硬化,以用于人的肝硬化的病理生理及治疗方面的研究。
肝硬化是世界范围内的高发病。
因此,疾病模型制作的研究也很早,根据对人的肝硬化病的观察,现已在各种实验动物身上成功地制造出肝硬变模型,其大部分是用损害肝细胞的药物或用实验性饲料制成的,自发肝硬化的动物还未分离成功。
因此,作为人类肝硬化的形成因子,使用频率最高的是肝炎病毒、酒精和营养障碍3种。
而过去通过病毒感染制作的肝硬化模型比用药物和营养障碍手段制作的肝硬化模型要慢得多。
但是,最近在肝硬化模型制作的研究方面有了很大的进展。
一、四氯化碳(CCl4)肝硬化模型制作这是目前最常使用的实验性肝硬变模型。
CCl4容易获得,能够比较容易地制作出肝硬化且不论动物种类如何。
一般用大鼠去做,CCl4对大鼠的LD50为4~5 mg/kg。
CCl4与等量的橄榄油或石蜡油混合,按1 mL/kg的剂量注入大鼠的皮下,每周2次,连续4~6个月即可发生肝硬化。
综述һ基金项目:国家自然科学基金(81360598ꎬ81660745)作者简介:吕艳杭(1994~)ꎬ女ꎬ在读硕士研究生ꎬ研究方向:肝纤维化㊁肝硬化中西医结合基础与临床ꎮ通信作者:王振常(1972~)ꎬ男ꎬ硕士ꎬ教授ꎬ研究方向:慢性乙肝中医辨证客观化与规范化ꎬ电子邮箱:Wangzhenchang924@163.comꎮ肝纤维化动物模型造模方法的研究进展һ吕艳杭1㊀吴姗姗1㊀王振常2㊀叶学劲1(1广西中医药大学研究生学院ꎬ南宁市㊀530222ꎬ电子邮箱:2917138211@qq.comꎻ2广西国际壮医医院脾胃肝病科ꎬ南宁市㊀530201)ʌ提要ɔ㊀肝纤维化是由各种损肝因素作用于肝脏ꎬ导致肝内结缔组织异常增生的病理过程ꎬ其主要病理特征是细胞外基质弥漫性沉积过多所致细胞外基质降解减少及肝窦毛细血管化ꎬ是各种慢性肝病向肝硬化甚至肝癌转化的必经阶段ꎮ成功制造出与各种致病因素相似的肝纤维化动物模型ꎬ可以为临床深入研究肝纤维化发病机制及治疗方法奠定基础ꎮ本文将从肝纤维化动物模型造模的方法㊁效果㊁用途及优缺点等方面进行阐述ꎮʌ关键词ɔ㊀肝纤维化ꎻ动物模型ꎻ化学药物ꎻ酒精ꎻ自身免疫性ꎻ综述ʌ中图分类号ɔ㊀R657.31㊀㊀ʌ文献标识码ɔ㊀A㊀㊀ʌ文章编号ɔ㊀0253 ̄4304(2020)07 ̄0875 ̄04DOI:10.11675/j.issn.0253 ̄4304.2020.07.21㊀㊀肝纤维化是一种慢性肝病在修复过程中的病理状态ꎬ其中慢性肝病包括慢性病毒性肝炎㊁酒精性肝病㊁非酒精性脂肪性肝炎㊁胆汁淤积性肝炎以及某些代谢性疾病等ꎬ其主要病理改变为肝内弥漫性细胞外基质的过度沉积ꎮ研究表明ꎬ肝纤维化作为所有慢性肝病的共同病理阶段ꎬ是肝硬化甚至肝癌发展的必经阶段[1-3]ꎮ大量研究证明ꎬ适当的治疗措施可逆转肝纤维化和早期肝硬化病理状态ꎬ控制肝纤维化的发展对于肝硬化甚至肝癌的防治具有至关重要的作用[4-9]ꎮ因此ꎬ逆转肝纤维化的治疗成为众多慢性肝脏疾病治疗的汇聚点ꎮ而制造各致病因素动物模型是深入研究肝纤维化发病机制及治疗药物的前提基础ꎮ本文将从肝纤维化动物模型造模的方法㊁效果㊁用途及优缺点等方面进行阐述ꎬ为今后研发治疗肝纤维化的药物提供临床基础研究ꎮ1㊀化学药物诱导的肝纤维化模型1.1㊀四氯化碳诱导肝纤维化模型㊀四氯化碳法诱导肝纤维化模型是一种经典的造模方法ꎬ因其具有造模成功率高㊁方法简便㊁费用低㊁时间短等优势ꎬ成为临床基础研究中肝纤维化造模的首选方法ꎮ皮下注射浓度为40%~60%的四氯化碳联合橄榄油是最常用的造模方法ꎬ每周注射2~3次ꎬ第8周时可成功制造肝纤维化模型[10]ꎮ四氯化碳法诱导肝纤维化模型的原理属于氧化应激反应ꎬ机制是四氯化碳在肝脏内代谢生成三氯甲基自由基ꎬ产生的自由基诱发脂质过氧化反应ꎬ生成的过氧化物包括丙二醛和4 ̄羟基壬烯酸ꎬ它们以线粒体为靶点ꎬ破坏线粒体膜结构ꎬ从而损伤肝细胞膜ꎬ激活肝星状细胞(hepaticstellatecellꎬHSC)释放Ⅰ型胶原酶和Ⅳ型胶原酶ꎬ促进HSC增生ꎬ导致肝纤维化ꎮ但四氯化碳毒性较大ꎬ大剂量使用可能导致实验动物的大量死亡ꎬ而小剂量使用又容易导致造模失败ꎬ为了提高造模的成功率ꎬ学者们对传统的四氯化碳造模法不断进行改良ꎮ目前常用的四氯化碳造模法主要包括腹腔注射㊁皮下注射及灌胃法ꎮ孙鹏等[9]通过改良四氯化碳注射浓度(40%)和注射时间(每3日1次ꎬ共14次)ꎬ采用四氯化碳大豆油溶液腹部皮下注射联合高脂蛋白饲料喂养㊁60%食用酒灌胃ꎬ大大降低了实验动物的死亡率ꎬ提高造模成功率ꎮ王永刚等[11]采用四氯化碳-橄榄油(含40%四氯化碳)3mL/kg皮下注射(2次/周ꎬ共6周)ꎬ并以20%乙醇作为唯一饮用水灌胃造模ꎬ大大地提高了造模成功率ꎬ减少实验动物的死亡率ꎮ杨凤蕊等[12]采用3mL/kg四氯化碳花生油溶液(含40%四氯化碳)联合苯巴比妥经腹注射也提高了造模成功率ꎮ1.2㊀二甲基亚硝胺诱导肝纤维化模型㊀二甲基亚硝胺(dimethylnitrosamineꎬDMN)也叫亚硝基二甲胺ꎬ其分子式为C2H6N2O或(CH3)2NNOꎬ具有巨大的肝毒性ꎬ对基因结构及免疫功能也具有一定的损伤作用ꎬ其主要作用机制是使核酸㊁蛋白质发生甲基化ꎬ大剂量使用易导致动物死亡ꎬ多次小剂量腹腔注射㊁灌胃及吸入可以导致肝细胞坏死ꎬ细胞外基质增多致使HSC被激活ꎬ细胞表型由上皮型转化成间质型ꎬ促使HSC转化成纤维细胞ꎬ导致肝脏退行性坏死ꎬ形成肝纤维化ꎮDMN诱导肝纤维化模型的成模率高㊁周期短㊁死亡率低及可控性高ꎮ高雅等[13]给予大鼠1.6mL/kgDMN溶液腹腔注射ꎬ3次/周ꎬ42d时大鼠出现明显的肝纤维化ꎬ即肝小叶消失㊁假小叶形成ꎬ与四氯化碳法相比大大缩短了建模的时间ꎮ王晶晶等[14]给予大鼠腹腔注射0.5%DMN生理盐水稀释液ꎬ剂量为2mL/kgꎬ1~3次/周ꎬ共注射28dꎬ停止使用DMN后肝纤维化不易自行吸收ꎬ提示病变稳定性强ꎬDMN诱导的肝纤维化模型是研究抗纤维化药物的理想模型ꎮ李伟伟等[15]也通过腹腔注射质量分数0.5%DMN溶液2mL/kgꎬ每2d注射1次ꎬ连续4周ꎬ得到稳定的肝纤维化模型ꎮ综上所述ꎬ与四氯化碳法相比ꎬDMN法具有周期短㊁方法简单的优点ꎬ停止给药后肝纤维化不易自行吸收恢复ꎬ但是DMN为致癌物质ꎬ其除了腹腔注射外ꎬ还可通过吸入(呼吸道㊁皮肤)等途径产生毒性作用ꎬ因此实验操作者在实验时应格外小心谨慎ꎮ1.3㊀硫代乙酰胺诱导肝纤维化模型㊀硫代乙酰胺(thioacetamideꎬTAA)分子式为CH3CSNH2ꎬ其诱导的急性肝损伤机制是TAA进入细胞内ꎬ被细胞色素氧化酶P450氧化后生成自由基ꎬ自由基与肝细胞膜脂质结合ꎬ诱发脂质过氧化破坏肝细胞膜ꎬ造成肝细胞的变性坏死ꎮ主要的造模方法有灌胃㊁腹腔注射㊁皮下注射等ꎬ最常用的是皮下注射ꎮ秦冬梅等[16]使用灭菌注射用水将TAA配制成质量浓度为40mg/mL的溶液ꎬ对大鼠进行腹腔注射ꎬ3次/周ꎬ第8周时肝纤维化模型造模成功ꎮ薛改等[17]按160mg/kgꎬ对大鼠隔天灌胃浓度为3%的TAAꎬ每周称量体质量1次ꎬ严格按照体质量变化调整TAA的灌胃量ꎬ1周内体质量下降5%以内者维持原用量ꎬ1周内体质量下降5%~10%者用量减少为原用量的1/2ꎬ1周内体质量下降10%以上停止使用以避免死亡ꎬ结果显示该方法可以降低大鼠的死亡率ꎮ张帅等[18]对大鼠皮下注射0.03%的TAAꎬ剂量为200mg/kgꎬ2次/周ꎬ8周时肝纤维化模型造模成功ꎮ综上所述ꎬTAA造模时间较短ꎬ肝纤维化模型成功率高且相对稳定ꎬ死亡率低ꎬ可广泛应用于临床基础研究ꎮ但其易挥发㊁毒性大㊁需要加强个人防护ꎮ2㊀酒精诱导的肝纤维化模型酒精分子式为C2H6Oꎬ进入人体内的酒精有90%在肝脏中代谢ꎬ其肝损伤机制是酒精进入肝脏细胞ꎬ在脱氢酶和微粒体乙醇氧化酶系的作用下转化为乙醛ꎬ进而转变为乙酸ꎬ促使还原性辅酶Ⅰ与反应性辅酶Ⅰ比值升高ꎬ抑制线粒体三羧酸循环ꎬ使肝内脂肪酸代谢发生障碍ꎬ氧化减弱ꎬ使中性脂肪堆积于肝细胞中ꎬ从而引起肝细胞的炎症㊁变性㊁坏死ꎬ诱发胶原纤维堆积导致肝纤维化ꎮ目前主要通过31.5%酒精溶液(95%酒精与水混合制成)灌胃的方法制备酒精性肝纤维化模型[19]ꎮ有学者采用体积分数为50%的酒精诱导肝纤维化模型ꎬ16周时成功复制酒精性肝纤维化模型ꎬ证明此法操作简单㊁经济低廉[20]ꎮ李丰衣等[21]采用 白酒-吡唑-植物油 混合液灌胃法制备乙醇肝纤维化动物模型ꎬ即每天给予每只大鼠以4.8g/kg白酒㊁24mg/kg吡唑㊁2mL/kg玉米油的混合液灌胃ꎬ灌胃量随体重的变化进行调整ꎬ同时喂养高脂饲料(基础饲料ʒ胆固醇ʒ猪油=79ʒ1ʒ20)ꎬ于16周时发现大鼠轻度酒精性肝纤维化形成ꎬ表明酒精复合因素灌胃可以成功制备肝纤维化模型ꎬ且成功率高㊁价格低廉㊁模型相对稳定ꎮ3㊀非酒精性肝纤维化模型非酒精性肝纤维化主要是指高脂肪㊁高蛋白及高胆固醇诱发的慢性非酒精性脂肪肝ꎮ随着人们生活水平的不断提高ꎬ慢性脂肪肝的患者不断增加ꎬ所以高脂高胆固醇诱导的肝纤维化也是当前研究热点ꎮ高脂高胆固醇所致肝纤维化的主要机制是:肝脏是脂肪代谢的重要场所ꎬ它可把血液中的脂肪酸合成为三酰甘油ꎬ三酰甘油与载脂蛋白结合为脂蛋白ꎬ并释放入血液ꎻ长期摄入过多的动物脂肪㊁植物油和糖类等高热量食物ꎬ过剩的营养物质在体内不能被充分利用ꎬ从而转化为脂肪储存起来ꎬ导致脂肪肝ꎬ肝脏的细胞 堆 满了多余的脂肪ꎬ从而形成肝纤维化ꎮ杨银花等[22]的研究表明ꎬ高脂饲料喂养Wistar大鼠能成功复制非酒精性脂肪肝ꎬ且价格低廉㊁成模率高㊁操作简便ꎬ于喂养第8周时多数大鼠肝脏肝纤维化形成ꎮ综上所述ꎬ高脂因素诱导的肝纤维化ꎬ造模周期短ꎬ操作方便ꎬ能复制出与人类相似的肝纤维化模型ꎬ可以很好地运用于人类非酒精性肝纤维化的研究ꎮ但喂养量尚未标准化ꎬ肝纤维化易自行吸收ꎬ模型相对不稳定ꎮ4㊀胆管结扎性肝纤维化模型胆管结扎性肝纤维化模型是通过人为结扎肝外胆管使其阻塞ꎬ形成肝纤维化ꎮ其结扎方法包括肝外胆管结扎法㊁胆管结扎后切断法和逆行性注入N ̄丁基 ̄2 ̄氰基丙烯酸盐法三种方式ꎮ其主要机制是由胆管渐进性破坏㊁胆汁淤积及肝内炎症持续存在ꎬ导致肝细胞及胆管细胞进一步损伤ꎬ发展为肝纤维化ꎮ慕永平等[23]采用胆总管结扎法制备胆汁淤积性肝纤维化大鼠模型ꎬ发现该模型可复制人类胆管梗阻造成肝纤维化的形态ꎬ且方法简便ꎬ造模周期短ꎬ肝纤维化稳定可靠ꎬ无须与毒性物质接触ꎮ5㊀自身免疫性肝纤维化模型自身免疫性肝纤维化的发病机制主要以遗传因素为主ꎬ其他因素是在遗传易感性基础上ꎬ导致机体免疫耐受机制破坏ꎬ从而产生针对肝脏自身抗原的免疫反应ꎬ诱发肝脏炎症坏死并进展为肝纤维化ꎮ实验研究中主要以动物血清或者人血清蛋白作为抗原ꎬ将其注射入动物体内ꎬ复制肝纤维化动物模型ꎮ5.1㊀动物血清诱发的肝纤维化模型㊀实验室一般常选用猪血清㊁牛血清㊁马血清或血吸虫血清等给予实验动物注射ꎬ引起胶原纤维堆积ꎬ导致肝小叶消失ꎬ形成假小叶ꎬ诱发肝纤维化ꎮ由于猪血清较牛血清价格便宜ꎬ而血吸虫血清不易提取㊁价格昂贵ꎬ因此猪血清是实验室肝纤维化造模的首选试剂ꎮ有学者采用猪血清(0.5mL/次ꎬ2次/周ꎬ共12周)对大鼠进行腹部注射ꎬ在造模期间每周处死1只大鼠ꎬ观察胶原纤维㊁肝纤维化指标及转化生长因子β1ꎬ用来判断大鼠成模情况ꎬ结果显示ꎬ猪血清可成功诱导肝纤维化模型[24-27]ꎮ赵宏伟等[28]在传统猪血清诱导肝纤维化(腹腔注射ꎬ0.5mL/次ꎬ共12周)的基础上进行改良ꎬ加用高脂高胆固醇饲料(80%玉米粉+20%猪大油+0.5%的胆固醇)饲养大鼠ꎬ结果发现实验第4周时大鼠出现肝纤维化的现象ꎬ提示此法大大缩短了造模时间ꎬ方法简便ꎬ价格低廉ꎬ模型相对稳定ꎮ5.2㊀人血白蛋白诱发的肝纤维化模型㊀人血白蛋白所致的肝纤维化分为致敏和攻击两个阶段ꎮ谢玉梅等[29]对人血白蛋白免疫攻击法制备大鼠肝纤维化模型进行改良ꎬ使用生理盐水稀释人血白蛋白ꎬ与等量的不完全福氏佐乳剂乳化ꎬ予尾静脉注射0.5mL/次(含人血白蛋白4mg)ꎬ共注射4次ꎬ前2次间隔14dꎬ后2次间隔10dꎬ并以30%乙醇为唯一饮用水ꎬ结果显示苏木精-伊红染色㊁V ̄G胶原染色向肝小叶延伸ꎬ交织成网状ꎻ进一步研究发现ꎬ在攻击阶段由尾静脉注射改为腹腔注射ꎬ或者在注射人血白蛋白的基础上加用四氯化碳ꎬ可增加造模成功率ꎮ5.3㊀刀豆素蛋白诱发的肝纤维化模型㊀刀豆素蛋白诱导肝纤维化的机制是刺激T细胞有丝分裂ꎬ促进细胞因子(转化生长因子β㊁肿瘤坏死因子α等)的释放ꎬ引起炎症反应ꎬ进一步使肝炎发展成肝纤维化ꎮ有学者将1g/L刀豆素蛋白溶于灭菌的磷酸盐缓冲溶液ꎬ按12.5mg/kg给予每只大鼠进行尾静脉注射ꎬ1次/周ꎬ第6次注射1周后处死大鼠ꎬ取肝组织分析ꎬ发现刀豆素蛋白诱导的大鼠肝纤维化与人类肝炎病毒肝纤维化接近ꎬ随着刀豆素蛋白剂量的增加ꎬ肝损伤加重ꎬ此法操作简单快捷[30-31]ꎮ综上所述ꎬ猪血清诱导肝纤维化模型是免疫性肝纤维化模型中最为经典的模型ꎬ其操作简单㊁价格便宜㊁造模周期短ꎬ与化学药物诱导的肝纤维化模型相比ꎬ稳定性更高ꎬ与临床肝纤维化最为贴近ꎬ可以更好地服务于临床基础研究ꎮ6㊀其他因素诱导的肝纤维化模型除了上述的造模方法ꎬ还有血吸虫感染实验动物诱导肝纤维化㊁营养缺乏性大鼠肝纤维化模型㊁基因缺陷性大鼠肝纤维化模型及病毒诱导的肝纤维化模型[32-34]ꎮ7㊀小㊀结到目前为止ꎬ肝纤维化动物模型的造模方法越来越多ꎬ也越来越完善ꎬ这为研究肝纤维化提供了坚实的基础ꎮ由于肝纤维化致病因素具有多样性ꎬ而目前肝纤维化动物模型大多是单一因素造模(化学药物㊁免疫肝损㊁酒精性肝损㊁高脂高胆固醇等)ꎬ无法用人类常见的肝炎病毒复制肝纤维化模型ꎬ仍然没有找到与人类肝纤维化完全相似的模型ꎬ今后应从多方面寻找肝纤维化诱导方法ꎬ进一步探讨肝纤维化的机制及治疗方法ꎮ参㊀考㊀文㊀献[1]㊀YuJꎬHeJQꎬChenDYꎬetal.Dynamicchangesofkeymetabolitesduringliverfibrosisinrats[J].WorldJGastro ̄enterolꎬ2019ꎬ25(8):941-954.[2]㊀HuanZꎬLinYJꎬZhenYZꎬetal.Therapeuticeffectofglycyr ̄rhizinargininesaltonratcholestaticcirrhosisanditsmecha ̄nism[J].AmJChinMedꎬ2018ꎬ46(5):1111-1127. 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肝纤维化实验动物模型造模方法及应用研究进展
冯英巧;杨元生;崔淑兰;陈垦;王晖
【期刊名称】《广东药学院学报》
【年(卷),期】2013(029)005
【摘要】肝纤维化是肝脏对持续损伤作出的以细胞外基质过度累积为主要特点的一种常见的免疫应答.目前尚无理想的治疗药物或方法,因此研究肝纤维化的发生机制对寻找有效的治疗药物及其方法有重要意义,理想的动物实验模型是上述研究的关键所在.尽管目前有四氯化碳造模法、乙醇造模法及免疫造模法等肝硬化动物模型制备方法,但各法均有其利弊,而理想的、重复性好且适合广泛推广应用的标准模型仍需继续探索.本文对肝纤维化动物模型的研究和应用进展作一综述.
【总页数】5页(P570-574)
【作者】冯英巧;杨元生;崔淑兰;陈垦;王晖
【作者单位】广东药学院临床医学院,广东广州510006;广东药学院附属第二医院,广东广州510006;广东药学院护理学院,广东广州510006;广东药学院临床医学院,广东广州510006;广东药学院中药学院,广东广州510006
【正文语种】中文
【中图分类】R-332
【相关文献】
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小型动物实验性肝纤维及肝硬化动物模型的研究进展肝纤维化是由于慢性肝病所致的持续或反复的肝实质炎症坏死而引起纤维结缔组织大量增生,其降解失衡导致肝内过多胶原沉积形成肝纤维化,肝纤维化为肝硬化早期阶段。
因此,慢性肝损伤动物模型的制备具有重要的研究意义。
肝纤维化的防治是国内外研究的热点,国内外对该模型的研究较多,为此笔者对几种常用的肝纤维化模型复制方法、机制及该模型的优缺点加以综述。
1化学性肝损伤动物模型四氯化碳中毒模型是国内外最广泛应用的肝纤维化和肝损伤模型。
将其溶于橄榄油、花生油等油溶液中,用浓度40%CCI4,按2mL/ kg体重给予大鼠腹腔注射,2次/w,共8w〜4个月不等。
单纯CCI4, 一般采用30%〜60%CCI4油剂皮下注射,剂量因动物种类而不同。
小鼠采用2〜3rnl/kg 体重,2次/w,肝硬化可在12〜15w形成。
该实验病理学改变8w出现早期纤维化症状,12w时肝小叶结构破坏,间质纤维组织增生,有明显肝纤维化症状明显增多,出现由再生肝细胞形成的假小叶。
赵秋等采用20%的CCI4死亡率为ll%o可以使用多种方式,灌胃、腹腔注射、蒸汽吸入或拌于食物中口服等。
吕明德等采用饮食控制下,腹腔注射CCI4的方法制备犬肝硬变模型,也有较满意的效果。
灌胃法优点在CCI4直接经门静脉到达肝脏,肝内最高水平2.5h后可达到,这种方式采用的较多。
皮下注射CCI4形成时间较慢,不如灌胃法好,灌胃的缺点仍然是死亡率较高,有的高达到52.9%。
许建明等也采用CCI4和花生油混合液皮下注射,诱发小鼠肝纤维化模型,对不同期肝组织病理变化分析和肝脏生化指标的分析。
结果发现,随造模时间延长,肝纤维化程度有逐渐增加的趋势。
至造模后期,模型组动物的血清白蛋口比例明显下降,可能系肝纤维化进行发展的后果,亦说明该模型后期可导致肝功能失代偿。
1.2二甲基亚硝胺致大鼠肝纤维化模型二甲基亚硝胺(DMNA) 是利用它所具有的肝毒性、基因毒性和免疫毒性,在动物体内的主要代谢为一种高反应活性化合物乙醛,可与体内生物大分子反应,破坏这些大分子的完整结构。
一、实验背景肝硬化是一种慢性肝病,由多种原因引起,如病毒性肝炎、酒精性肝病、非酒精性脂肪性肝病等。
肝硬化会导致肝功能损害,严重时可引起肝衰竭。
为了研究肝硬化的发病机制和寻找有效的治疗方法,本研究采用胆总管结扎法诱导小鼠肝硬化模型,并对其进行病理学、生化指标和胰岛素信号转导通路蛋白表达等方面的观察和分析。
二、实验材料与方法1. 实验动物- 健康雄性C57BL/6小鼠60只,6-8周龄,体重20-25g,由我校动物实验中心提供。
2. 实验分组- 将小鼠随机分为三组:正常组(A组,n=20)、假术组(B组,n=20)和实验组(C组,n=20)。
3. 手术操作- A组小鼠未进行任何手术处理。
- B组小鼠打开腹腔,游离胆总管但不结扎。
- C组小鼠打开腹腔,行胆总管结扎手术。
4. 实验观察指标- 病理学观察:采用HE染色法观察肝脏组织病理改变。
- 生化指标检测:测定血清门冬氨酸转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、白蛋白(ALB)。
- 口服葡萄糖耐量试验(OGTT)和胰岛素释放试验:测定葡萄糖曲线下面积(AUCG)、胰岛素曲线下面积(AUCI)。
- 胰岛素信号转导通路蛋白表达检测:采用Western blot法定量检测肝脏和肌肉组织中胰岛素受体(IR)、磷酸化胰岛素受体(p-IR)、胰岛素受体底物(IRS)、蛋白激酶B(Akt)、磷酸化蛋白激酶B(p-Akt)和葡糖糖激酶(GK)的表达。
三、实验结果1. 病理学观察- 与A组相比,C组小鼠肝脏出现明显纤维化改变,包括肝细胞萎缩、炎症细胞浸润、肝窦阻塞和假小叶形成等。
2. 生化指标检测- 与A组相比,C组小鼠血清AST、ALT和ALB水平显著升高(P<0.05)。
3. OGTT和胰岛素释放试验- 与A组相比,C组小鼠AUCG和AUCI显著升高(P<0.05),表明小鼠胰岛素抵抗程度加重。
4. 胰岛素信号转导通路蛋白表达检测- 与A组相比,C组小鼠肝脏和肌肉组织中IR、p-IR、IRS、Akt和p-Akt的表达显著降低(P<0.05),GK表达无显著差异。
小型动物实验性肝纤维及肝硬化动物模型的研究进展肝纤维化是由于慢性肝病所致的持续或反复的肝实质炎症坏死而引起纤维结缔组织大量增生,其降解失衡导致肝内过多胶原沉积形成肝纤维化,肝纤维化为肝硬化早期阶段。
因此,慢性肝损伤动物模型的制备具有重要的研究意义。
肝纤维化的防治是国内外研究的热点,国内外对该模型的研究较多,为此笔者对几种常用的肝纤维化模型复制方法、机制及该模型的优缺点加以综述。
1 化学性肝损伤动物模型1.1 四氯化碳中毒模型该模型是国内外最广泛应用的肝纤维化和肝损伤模型。
将其溶于橄榄油、花生油等油溶液中,用浓度40% CCl4 ,按2ml/kg体重给予大鼠腹腔注射,2次/w,共8w~4个月不等。
单纯CCl4,一般采用30%~60%CCl4油剂皮下注射,剂量因动物种类而不同。
小鼠采用1~3ml/kg体重,2次/w,肝硬化可在12~15w形成。
该实验病理学改变8w出现早期纤维化症状,12w时肝小叶结构破坏,间质纤维组织增生,有明显肝纤维化症状明显增多,出现由再生肝细胞形成的假小叶。
但皮下注射过快,吸收入全身循环系统,脑肾毒性大,注射位置易发生浸润性脓肿和溃疡,故死亡率可高达30%~40%,降低CCl4浓度可降低死亡率,赵秋等[1]采用20%的CCl4死亡率为11%。
亦用腹腔注射、灌胃、蒸汽吸入或拌于食物中快速口服的方法。
吕明德等[2]采用饮食控制下,腹腔注射CCl4的方法制备犬肝硬变模型,也取得了满意的结果。
灌胃法优点在CCl4直接经门静脉到达肝脏,1.5h后肝内即可达最高水平,采用此法者较多,皮下注射CCl4形成时间比较慢,不如灌胃法好,灌胃的缺点仍然是死亡率较高,有的高达到52.9%。
许建明等[3]也采用CCl4和花生油混合液皮下注射,诱发小鼠肝纤维化模型,对不同期肝组织病理变化分析和肝脏生化指标的分析,结果发现,随造模时间延长,肝纤维化程度有逐渐增加的趋势。
至造模后期,模型组动物的血清白蛋白比例明显下降,可能系肝纤维化进行发展的后果,亦说明该模型后期可导致肝功能失代偿。
1.2 二甲基亚硝胺致大鼠肝纤维化模型二甲基亚硝胺(DMNA)是利用它所具有的肝毒性、基因毒性和免疫毒性,在动物体内的主要代谢为一种高反应活性化合物乙醛,可与体内生物大分子反应,破坏这些大分子的完整结构。
低剂量长期应用可诱发肝肿瘤,大剂量可引起肝坏死和纤维化,常用二甲基亚硝胺,进入肝细胞经微粒体代谢生成乙醛损害肝细胞,同时产生活化的甲基,核酸与蛋白质甲基化致肝细胞坏死。
大鼠按10mg/kg体重给予10g/L二甲基亚硝胺生理盐水稀释液,腹腔注射共10次。
用药8w大鼠可引起肝纤维化。
该模型可用于研究肝硬化向肝癌转化机理。
但由于是致癌物,实验中慎用,同时这一模型死亡率较高。
1.3 硫代乙酰胺(thioacetamide,TAA)TAA具有直接肝毒性作用,长期给药可引起肝细胞的变性坏死甚至癌变。
TAA常用于制作急性肝损伤、肝纤维化和肝性脑病模型。
王春妍等采用皮下注射TAA600mg/kg制作大鼠急性肝损伤动物模型[4]。
TAA可作用在肝细胞DNA、RNA和蛋白合成酶上产生毒性作用,还可诱肝的代谢紊乱,而致肝坏死王鹤桦等[5]用5%硫代乙酰胺(生理盐水配制,过滤除菌)皮下注射,2次/w,共12w,誘导肝纤维化。
此模型具有良好的可行性和重复性、肝纤维化组织接近人类,制备成功率高等优点,常用于制作肝纤维化和急性肝功能衰竭模型。
1.4 D-氨基半乳糖(D-galactosamine,D-Galn)半乳糖胺致肝损伤的机制主要是干扰核酸及蛋白质的合成,造成内毒素血症,产生氧自由基及脂质过氧化导致膜机能障碍,损伤线粒体致氧化磷酸化受损,最终导致细胞死亡[6]。
此外,D-GalN 也可通过破坏细胞内钙稳态而起作用。
给药方式有皮下、腹腔内和静脉注射。
病理学特点是似小结节性,结节为再生肝细胞团,由结缔组织包围,为多层网状纤维,可见胶原及弹性纤维。
此种模型的症状、生化、组织学表现接近于人,重复性好,对肝纤维化、肝癌、肝衰竭、肝性脑病等研究有重要价值。
但此法因D-GalN 价格较高而使其应用受到限制。
2 免疫性肝损伤动物模型2.1 腹腔注射异种血清早在60年代就证明了免疫反应能引起肝损伤,异种动物血清或异体蛋白反复注入动物体内后,刺激动物形成过量的免疫复合物,抗原可用猪、牛、马血清、猪白蛋白、血清球蛋白,人γ球蛋白等反复注射,5w 引起肝纤维化,10w引起肝硬化。
国内王宝恩等[7]于1989年创立了良好的免疫性肝硬化模型,采用不同方法通过人血清白蛋白来制备鼠肝纤维化模型。
该模型在发病机理上归属免疫损伤,与人类慢性肝炎所致的肝纤维化较相似,因此适合免疫方面肝纤维化发病机制的研究,但仍与人类病毒性肝炎免疫损伤所致的肝硬化有差距,因其没有病毒持续复制及肝实质持续损伤过程。
2.2 通过腹部皮肤感染血吸虫法动物如兔、小鼠感染血吸虫后所致肝纤维化与人类肝纤维化较为接近。
通过腹部皮肤使动物感染血吸虫尾蚴,特别是小鼠被认为是研究纤维化因子剌激下胶原代谢等问题的最好模型。
小鼠皮下注射曼氏血吸虫尾蚴后6~8w,肝脏形成肉芽肿,肝超声显像检查,门脉区寄生虫卵的免疫反应引起的炎症,确定达到肝纤维化。
此模型病变特殊,可用于研究血吸虫病性肝硬化,但不适于研究其它类型的人类肝纤维化。
2.3 卡介苗(bacillus calmet te-guerin vaccine,BCG)和加脂多糖(lipopoly- saccha ride,LPS)BCG的损伤机制可能是小鼠注射BCG后导致多核中性粒细胞或巨噬细胞(肝内库普弗细胞)聚集于肝脏并被致敏,继而用低剂量LPS攻击,促进其释放大量对肝细胞有毒性作用的细胞因子,如白三烯、TNF、IL-1和NO等,NO作为自由基,可以与O2- 反应生成超氧化亚硝酸阴离子(ONOO-)以及其他自由基引起脂质过氧化造成肝细胞损害[8]。
2.4 尾静脉注射血清蛋白该方法通过大鼠尾静脉注射人血清蛋白造成肝纤维化模型。
2次/w,剂量从2.5mg开始,以后以0.5mg/w增加,直至增加到4mg,复制模型时间为2个月。
该模型复制成功率高、重复性好、自然恢复慢、不易自发逆转,且病理过程和形态学变化与人类肝纤维化及肝硬化相似,可用于筛选抗肝纤维化的药物。
但该模型尾静脉注射操作要求高,反复注射可造成静脉炎症。
以BCG浆液每只0.2ml(含>5×106菌)注射小鼠尾静脉,致敏后10d,再尾静脉注射LPS每只7.5μg,成功诱导小鼠肝损伤模型。
确定BCG菌数 5.0×107+ LPS 剂量30μg/kg联合最佳,能够充分造成大鼠急性肝损伤[9]。
BCG和LPS肝损伤动物模型简便易行,且造成的大鼠急性肝损伤与病毒性肝炎发病机制有较大相似,可用于对病毒性爆发性肝炎的研究。
3 酒精诱导大鼠肝纤维化的模型过度饮酒是人类肝纤维化的重要原因之一,其发病机理和治疗方面的研究也被大家所广泛关注采用,大鼠饮用40%乙醇[10]持续29w。
结果表明,肝细胞坏死,肝脂肪变性,肝内形成中心性纤维化。
乙醇能增加机体对胆碱需要量,因此有人认为乙醇在伴有营养缺乏时才能进而形成肝硬化,近年来采用液体食物按热量配制,蛋白18%、脂肪21%、糖61%,其中糖的50%热量由乙醇代替。
实验1~3年,1/3动物发生肝硬化。
液体食物可完全控制食物与酒精的摄入量。
缺点为因大鼠天生厌酒,对酒的代谢也较快,剂量过低模型不易成功,剂量过高死亡又增加,死亡率为30%~40%左右,实验周期长,可造成大鼠急性酒精性肝损伤。
4 胆汁性肝硬化模型通过结扎、切断动物的胆总管,造成胆管完全梗阻、胆汁排出受阻、胆管压力增高、肝内胆汁淤积,从而引起肝细胞分泌功能障碍,导致肝细胞坏死、增生,肝硬化形成,已在大鼠、兔等动物上取得成功。
造模方法簡单,操作安全无毒,周期短,大鼠6w左右即形成肝硬化门静脉高压。
观察其胆道系统变化情况,胆总管自狭窄以上呈不同程度扩张,有的呈现串珠样扩张。
实验性胆汁性肝纤维化、肝硬化模型,被认为是一种能模拟人肝纤维化的较理想动物模型。
5 多因素造模5.1 CCl4加苯巴比妥1969年首先由Mclean[11]使用于饮水中加入苯巴比妥(350mg/L),加CCl4蒸气吸入,以后有人改为CCl4灌胃,在饮用苯巴比妥2w 后,灌胃,开始剂量为0.04ml,以后按体重增减调整CCl4用量,用此方法缩短了肝硬化形成时间,早期肝纤维化4~6w形成,8~10w形成肝硬化,死亡率仍在40%左右。
此模型对可用于研究慢性肝硬化疾病代谢、免疫和生物学方面改变的进展。
与单一运用CCl4相比,其方法简单,缩短建模时间,成模率高且死亡率低。
出现病变分期明显,有助于研究外在因素对肝纤维化进程的干预作用。
能造成持续性肝损伤,又不易引起急性肝功能衰竭。
5.2 CCl4加乙醇乙醇与联合应用造模已有较多成功报道。
两者相辅相成,乙醇能诱导P450活性从而增加CCl4的肝毒性,在乙醇的致肝脂肪变作用下使用能加速肝细胞坏死,造模时间明显缩短,同时可减小两者剂量以降低药物副反应与动物的不耐受现象。
吴孟超[12]报道在大鼠腹腔注射5%起始浓度CCl4色拉油溶液,按0.1ml/kg剂量,前2w1次/w,第3w开始3d/次,从第3w开始药物浓度每2次提高2%,剂量维持在0.1ml/kg~0.2ml/kg,将10%乙醇水溶液为唯一饮用水。
与乙醇合用使造模时间缩短,药物剂量减少,降低药物不良作用。
此模型具有动物死亡率低、肝硬化成功率高和造模时间短等优点,可较成功的模拟人酒精性肝硬化的小结节硬变。
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